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養殖廢水處理的理論與實際狀況分析

文章出處:未知發表時間:2021-12-23 09:19:53


圖片9

 

畜牧業是我國農業經濟的重要組成成分,但是隨著畜牧業機械化、范圍化的疾速開展,產生了嚴峻的環保問題,其中養殖廢水是主要的污染源之一。養殖廢水是高濃度的有機廢水,含有有機物、氮、磷和懸浮物,以及重金屬、抗生素、抗生素抗性基因和病原微生物等,假如得不到適宜處置,會造成周邊環境生態的改動,要挾動物和人類安康。目前,養殖廢水的處置形式主要有兩種:一種是廢水深度處置(達標排放)形式,主要應用于土地配套較少的南方養殖場,養殖廢水經過固液別離、厭氧/好氧處置和深度處置后,達標排放或者回收應用;另一種是資源化應用(肥料化、能源化)處置形式,主要應用于土地配套較多的北方養殖場,廢水經過沉淀、厭氧發酵等無害化處置后,沼氣實施能源化應用,沼液實施農田資源化應用。本文對我國范圍養殖企業落實推進廢水處置的現狀、待打破的技術難題等實施了扼要的歸結,以供從事生產、科研、管理工作的人員參考。

 

1 養殖廢棄物在資源化應用與深度處置之間的彷徨

 

養殖業廢水處置依然是近十年養殖行業環保最受關注、投入最大的范疇。范圍化養殖企業在處置養殖廢棄物時必需在資源化應用和深度處置之中二選一。固然近幾年不斷倡導和鼓舞種養分離、廢棄物資源化應用,但由于種種緣由,養殖廢水深度處置、達標排放或零排放依然是許多養殖企業求生存所必需的。

 

環保問題的處理與資源化應用是不完整同等的概念,關于企業來說,處理環保問題至少首先要取得環評答應,然后依照環評請求采取措施處置廢棄物并到達請求;而合法合規、經濟有效的資源化應用,不是口頭上變廢為寶那么簡單,首先需求在經濟有效的半徑范圍內具有足夠的土地資源配套(契合就地就近應用準繩),更重要的是要變寶,即經過收獲物完成產業鏈后端的價值增加,假如收獲物只是理論上的產量,而沒有完成本身的應用或沒有轉變為市場價值,那資源化的可研報告會失真;資源化應用還要站在環保角度避免二次污染(包括對水、土、氣)。當前我國養殖業廢棄物資源化應用推進難,還與以下要素有關:一是養殖業環評導則缺失,相關規范眾多,環評報告通常套用多個條文規章,各地執行資源化應用的規范不一,如多數中央請求養殖廢水資源化應用前先要滿足《農田灌溉水質規范》(GB 5084—2005)等;二是由于歷史緣由,許多范圍化養殖場周邊已不再具有足夠的配套土地資源。

 

2 熱點污染物的研討

 

養殖廢水處置,除了針對現行環保請求的指標[如化學需氧量(COD)、氨氮、總磷(TP)等]之外,近幾年研討和理論標明,有必要進一步關注以下污染物:耐藥菌和耐藥基因(ARGs)、鹽分(鹽度)、總氮(TN),以及廢水處置過程中所產生的污泥。污泥是水處置過程中的正常產物,由于清糞形式的改動以及后端出水規范請求的提升,污泥產量普遍增加;污泥的處置難點在于其含水率高。許多研討標明,現行的水處置工藝,其末端出水雖然化學指標達標,但依然存在耐藥菌和耐藥基因的環境風險。鹽分的積聚會對土壤、農作物產生危害,因而更要在資源化應用過程中加以防備。一些中央對養殖廢水總氮的排放實施限制,現有技術程度下會大幅增加水處置的本錢,顯著加重企業的擔負。

 

3 重要技術范疇的開展與打破

 

目前運用較普遍的養殖廢水處置工藝包括厭氧生物處置、好氧生物處置、自然處置和深度處置技術,研發中的微藻、膜別離等生活和工業廢水處理技術,以及與后端水處置相關的養殖場清糞工藝等,已在本專刊的其他文章中專題論述。本文僅針對厭氧氨氧化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化作扼要闡明。

 

3.1 厭氧氨氧化技術

 

厭氧氨氧化技術是一種新型的厭氧生物處置技術,是在厭氧環境下厭氧氨氧化菌直接將氨氮和亞硝酸鹽轉化成氮氣的過程。厭氧氨氧化技術的關鍵菌是厭氧氨氧化菌,其能夠在厭氧條件下,經過生物化學反響,將養殖廢水中的氨氮轉化為氮氣,完成對氨氮的去除。因而,厭氧氨氧化技術是一種厭氧生物處置技術,也屬于同步硝化反硝化技術類型。由于厭氧氨氧化菌生長遲緩,影響要素較多,因而,在生產中常運用固定床、活性污泥床和膜生物反響器等,增加厭氧氨氧化菌的截留量,并與其他處置技術分離,進步廢水處置效率和穩定性。厭氧氨氧化技術具有高效、經濟等優點,在養殖廢水脫氮方向具有較大的應用前景,但存在啟動時間長、干擾要素多等問題,需求進一步處理。在野外工作條件下,厭氧氨氧化技術條件的探索和調控才能還需求進一步打破。

 

3.2 短程硝化反硝化技術

 

缺氧好氧工藝(Anoxi/oxicA/O)主要經過設置缺氧池和好氧池分別完成反硝化(NH+4→NO2→NO3)和硝化反響(NO3→NO2→N2),完成對廢水氨氮的去除。但研討標明傳統硝化反硝化過程中會產生亞硝態氮的累積現象。為此,提出了短程硝化反硝化的理論,經過促進氨氧化菌(亞硝酸菌)生長,抑止亞硝酸氧化菌(硝酸菌)的生長,從而完成短程硝化反硝化的進程(NH+4→NO2→N2)。氨氧化菌的生長周期短于亞硝酸氧化菌,其中泥齡、溫度、pH 和溶解氧等是影響氨氧化菌和亞硝酸氧化菌的主要要素。溫度大于28 ℃時利于氨氧化細菌生長,抑止亞硝酸氧化菌的生長;pH 8.0 左近也利于氨氧化菌積聚;氨氧化細菌對低濃度溶解氧的親和力大于亞硝酸氧化菌。理論上短程硝化反硝化縮短了反響時間,節約了氧氣和碳源供給量,同時降低了污泥產量。但在水處置設備運轉過程中由于需求增加污泥排出,以降低泥齡,因此每日會產生大量的污泥。此外,由于影響要素較多,其穩定性也需求進一步的改良。

 

3.3 同步硝化反硝化技術

 

同步硝化反硝化技術經過控制生物池中溶解氧、pH 和溫度等參數,從而完成硝化反響和反硝化反響同時實施,進步工藝對廢水的處置效率。同步硝化反硝化機理包括宏觀環境理論、微觀環境理論和微生物學理論。宏觀環境理論指控制反響器溶解氧的濃度和平均度,發明硝化菌和反硝化菌都適合生長的環境,使硝化和反硝化進程同步實施。微觀環境理論指控制溶解氧濃度、活性污泥顆粒大小和生物膜厚度等參數,在活性污泥顆粒和生物膜外表和內層構成溶解氧梯度,外表好氧發作硝化反響,內層缺氧發作反硝化反響。微生物學理論指能同時實施硝化和反硝化的微生物的應用。研討標明環境中存在好氧反硝化菌和厭氧硝化菌,如厭氧氨氧化菌可直接把氨氮轉化成氮氣。

 

除上述技術之外,廢水處置過程高效微生物的研發與應用、厭氧過程產物抑止的控制、發酵過程條件的優化與自動化調控、破解磷結晶形成廢水處置系統管道梗塞、防控廢水處置過程臭氣滋生、擴散以及防滲等技術的打破將有助于風險控制和降本增效。

 

4 小結與瞻望

 

養殖場廢水處置技術包括好氧生物處置、厭氧生物處置、深度處置和自然處置等類型,其中A/O、上流式 厭氧污泥床(UASB)、升流式固體厭氧反響器(USR)、沼氣池、氧化塘、化學氧化和混凝等工藝技術均比擬成熟,并得到普遍應用。每種處置辦法都有其本身的優勢和限制,能夠依據養殖場廢水特征以及當地政策等狀況,選擇不同的技術組合,如廢水排放規范較高的養殖場能夠選擇厭氧+好氧+深度處置的技術組合,配套足夠土地的養殖場能夠優先選擇厭氧處置技術對廢水實施無害化處置。此外,短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厭氧氨氧化、微藻處置及膜別離等一些新型的處置技術具有較高的應用前景,但其處置參數及穩定參數需求進一步的研討優化或戶外工程應用。

 

隨著環保力度的加大,人們對養殖廢水處置技術的研討和應用提出了更高的請求。研發新型廢水處置技術仍是將來的研討重點,特別是對高效穩定、本錢低廉的廢水處置技術有激烈的市場需求;對現有廢水處置技術的改良也是將來一段時間內的研討重點,如好氧或厭氧生物處置技術中功用微生物的開發、膜別離技術中高效、耐用膜的研發;同時,養殖廢水資源化和能源化是重要的研討方向,如養殖廢水資源化過程中的平安性評價、沼氣生物能和生物柴油等能源化應用技術研發,這關于養殖廢水的平安處置及應用有重要參考意義。

 

 


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