2017年規(guī)?；B(yǎng)豬場廢水處理問題備受關(guān)注
隨著我國農(nóng)業(yè)改革進(jìn)程的加快，養(yǎng)豬業(yè)的經(jīng)營模式趨于規(guī)?；?，在帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，規(guī)模化豬場帶來了巨大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。養(yǎng)豬廢水主要是飼養(yǎng)過程中生豬排放的尿液和清洗豬圈產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水，含有高濃度的COD、TN（主要以氨氮形式存在）和TP，如果不加處理直接排入環(huán)境中，會(huì)造成水體的富營養(yǎng)化、地下水污染、空氣中的氨氮和硫化物污染以及土壤板結(jié)等諸多環(huán)境問題。2015年，52家規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場成為環(huán)保法的*監(jiān)控對象；同時(shí)，近幾年生豬養(yǎng)殖業(yè)利潤較低，在巨大的環(huán)保壓力和市場壓力下，如何經(jīng)濟(jì)有效的處理養(yǎng)豬廢水，由原來的負(fù)效益向正效益轉(zhuǎn)變，成為我國養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要解決的重要問題。
1 規(guī)?；B(yǎng)豬廢水處理現(xiàn)狀
規(guī)模化養(yǎng)豬廢水處理主要有還田、自然處理和生物處理三種模式。
1.1 還田模式
還田模式是一種傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)處理方法，在土壤微生物的作用下將養(yǎng)殖廢水中的有機(jī)物質(zhì)和氮磷營養(yǎng)鹽分解轉(zhuǎn)化為供植物生長利用的有機(jī)小分子和營養(yǎng)鹽。該模式在一定程度上*地減少了豬場糞便廢水的排放，減免了處理過程中的費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了植物營養(yǎng)鹽的廢物利用；但這種處理模式需要有足夠?qū)拸V的消納土地；未經(jīng)過處理的豬場糞便廢水的有機(jī)物濃度較高，容易導(dǎo)致植物燒苗和土壤板結(jié)；且豬糞廢水中的致病微生物直接進(jìn)入環(huán)境，污染土壤和水體。
1.2 自然處理模式
自然處理模式一般是利用灘涂、荒地及低洼地帶作為穩(wěn)定塘和人工濕地等的自然處理系統(tǒng)。zui初由江西、福建和廣東等地規(guī)模化豬場采用，主要是進(jìn)行廢水厭氧消化后的處理。該模式總體投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，但占地面積大，處理效果受季節(jié)、溫度變化的影響，同時(shí)也容易導(dǎo)致地下水的污染。
1.3 生物處理模式
由于厭氧發(fā)酵處理能夠耐受較高的有機(jī)物負(fù)荷，并可產(chǎn)生清潔可再生的氣體能源——甲烷，其成為了目前規(guī)?；i場主要的廢水處理方法。豬場糞便污水厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝已經(jīng)比較成熟，上常用的工藝有：厭氧擋板反應(yīng)器（ABR）、持續(xù)攪拌厭氧反應(yīng)器（CSTR），厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR），上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）等。厭氧反應(yīng)器運(yùn)行的溫度范圍在25～60℃之間，處理效率能達(dá)到2.9 kg COD/m3·天，在*被廣泛應(yīng)用。在我國，除上述反應(yīng)器外，半地埋式推流折返反應(yīng)器也有一定范圍的應(yīng)用。
好氧處理豬場廢水是早期規(guī)?；i場采用的一種處理方法，主要包括：活性污泥法、氧化溝活性污泥法和序批式活性污泥法（SBR）等。但因簡單的好氧處理無法解決豬場廢水中*的有機(jī)物濃度，對高濃度的氮磷去除效果也不理想，應(yīng)用并不廣泛。研究者采用間歇曝氣和高溫好氧生物處理來提高好氧法的處理效果，尤其是豬場污水中TN的去除，如Beline等采用間接曝氣的方法去除了53%的TN。目前，好氧處理主要用于對厭氧發(fā)酵之后的出水進(jìn)行進(jìn)一步處理，使污水能夠達(dá)標(biāo)排放。
2 規(guī)?；B(yǎng)豬廢水處理存在的突出問題
從豬場廢水處理的三種基本模式可以看出，還田模式和自然處理模式是靠自然生態(tài)循環(huán)和大量的土地來消納污染物，不適用于大規(guī)模養(yǎng)殖場，特別是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地資源日益緊張，養(yǎng)豬場更趨于規(guī)?；锾幚砟Ｊ绞艿酱蠹业年P(guān)注。目前國內(nèi)外所用的生物處理工藝流程大致相同，都是固液分離+厭氧消化+好氧處理。有些治污企業(yè)不切實(shí)際地追求處理設(shè)施的機(jī)械化和現(xiàn)代化，導(dǎo)致處理工程投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，致使微利運(yùn)營的養(yǎng)殖企業(yè)難以承受，即使建有處理設(shè)施，也可能只是作擺設(shè)。因此，有必要對養(yǎng)豬廢水生物處理方法及過程進(jìn)行調(diào)查研究和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)，找出廢水處理存在的問題，探尋設(shè)施投資少、運(yùn)行費(fèi)用低和處理穩(wěn)定的養(yǎng)殖業(yè)污水處理方法，進(jìn)行污染物的減量化、無害化、資源化處理與合理利用，才是治理養(yǎng)殖業(yè)污染的途徑。以下是兩個(gè)對生物處理模式有突出影響的因素。
2.1 高氨氮導(dǎo)致碳氮比失衡，抑制微生物生長
氨氮主要來源于豬場廢水中尿素和蛋白質(zhì)的分解作用。盡管氨氮是微生物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，但當(dāng)其濃度超過了一定范圍時(shí)，會(huì)對微生物產(chǎn)生抑制作用。大部分豬場廢水中所含的氨氮在500～1 000 mg/L之間，當(dāng)氨氮濃度超過一定數(shù)值時(shí)就會(huì)減少甲烷產(chǎn)量。氨氮會(huì)改變細(xì)胞內(nèi)的pH值，抑制相關(guān)酶的活性，從而對厭氧產(chǎn)甲烷的菌群產(chǎn)生影響。
2.2 抗生素的影響
為了達(dá)到治療疾病或是促進(jìn)生豬生長發(fā)育的目的，養(yǎng)殖場每年會(huì)使用大量抗生素，僅用于養(yǎng)豬業(yè)的抗生素就多達(dá)數(shù)十種。在中國，抗生素每年有21萬噸的生產(chǎn)總量，其中48%被用于農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。一旦這些抗生素被豬攝入體內(nèi)，其代謝途徑雖有不同，但zui終會(huì)以原始結(jié)構(gòu)或同分異構(gòu)體的形式排出體外。按照抗生素的種類，占攝入量17%～67%的抗生素*沒有改變就被排出體外，并隨著糞便尿液進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，依舊保持原本的抗菌活性，甚至有一部分抗生素的代謝產(chǎn)物比其本身的生物毒性更強(qiáng)。
3 優(yōu)化廢水生物處理模式的對策
從以上論述可以看出，養(yǎng)豬廢水生物處理模式存在的突出問題是高氨氮和抗生素，因此，針對這兩個(gè)問題，在減量化、資源化、無害化及生態(tài)化的原則下，提出如下對策。
3.1 引入脫氮菌
脫氮菌強(qiáng)化技術(shù)是將帶有特定脫氮功能的一類菌或菌群重新引入受污染環(huán)境中，促進(jìn)目標(biāo)污染物的降解和轉(zhuǎn)化，該類具有脫氮功能的菌或菌群應(yīng)分離篩選自相同或相似的生長環(huán)境。將脫氮菌強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用到養(yǎng)豬廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)中，可以通過提高處理系統(tǒng)整體微生物的活性來實(shí)現(xiàn)受污染水環(huán)境的污染物降解，是一種成本相對較低而環(huán)境生態(tài)效益顯著的技術(shù)手段。
3.2 抗生素的預(yù)處理
抗生素主要在養(yǎng)豬廢水厭氧處理中引起相關(guān)變化[18]，因此，針對具體養(yǎng)豬企業(yè)使用抗生素的不同，以及對微生物厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)生沼氣和好氧過程的抑制狀況，研究抗生素的衰減規(guī)律及其物理化學(xué)預(yù)處理方法，降低其對水處理微生物的影響，為豬場廢水生物處理模式的安全性提供參考。
3.3 生物自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用
從環(huán)保角度來看，養(yǎng)豬廢水處理主要使用生物處理模式，而在實(shí)際運(yùn)行中，影響生物活性的因素很多，因此，針對以上培養(yǎng)的脫氮菌，可以通過生物自動(dòng)化控制系統(tǒng)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際水質(zhì)的變化，實(shí)時(shí)在線培養(yǎng)高活性的厭氧和好氧微生物（包括脫氮菌）投加到反應(yīng)系統(tǒng)，其目的在于：抵御污水水質(zhì)變化及抗生素廢水的沖擊；增強(qiáng)反應(yīng)系統(tǒng)的微生物濃度及活性，增強(qiáng)去除效果；同時(shí)，投加特定的微生物菌群，可在提高甲烷產(chǎn)量的同時(shí)，有效去除氨氮，確保zui終出水達(dá)標(biāo)。
4 結(jié)論
規(guī)?；B(yǎng)豬廢水是一種高濃度有機(jī)廢水，含氮量高、碳氮比失調(diào)，處理難度大。本文結(jié)合目前規(guī)模化豬場廢水處理現(xiàn)狀，對不同處理模式進(jìn)行總結(jié)和分析；針對目前生物處理模式所存在的問題，結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，找出適合規(guī)模化養(yǎng)豬廢水處理的模式和對策。在生物處理模式下，筆者認(rèn)為通過引入脫氮菌和抗生素的預(yù)處理，解決高氨氮和抗生素對微生物毒害的影響，研發(fā)針對生物處理系統(tǒng)中厭氧階段、好氧階段與生物自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組合，根據(jù)實(shí)時(shí)水質(zhì)情況培養(yǎng)高活性微生物投加到生物處理系統(tǒng)中，提高甲烷產(chǎn)量，增強(qiáng)系統(tǒng)處理效率，將有望解決規(guī)?；B(yǎng)豬廢水處理存在的問題。
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