关于养猪废水氮磷污染分析及其深度脱氮除磷技术探讨
摘要：养殖业的发展为人们的生活提供了丰富的食物来源，随着人们生活水平的提升，对于猪肉的需求量也不断增长，推动养猪业的迅速扩大。随着我市城市建设水平的提升，促使现代养猪业不断向封闭化、技术化、集约化发展，也导致养猪废水排放量不断扩大。养猪废水主要来源于猪的排泄物以及养殖场的冲洗水，这些废水中有着大量的氮磷有机物及悬浮物，属于一种有机废水，若不进行科学处理很可能加重环境污染。因此，需要重视养猪废水处理工作，避免对环境造成污染。
关键词：养猪废水；氮磷污染；脱氮除磷技术
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0159-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.084
Abstract： The development of aquaculture industry provides a rich source of food for peoples life. With the improvement of peoples living standard， the demand for pork is also increasing and the rapid expansion of the pig industry is promoted. With the city to enhance the level of urban construction， to promote the modern pig industry to the closure of the technology， intensive development， but also lead to the expansion of pig waste water. Pigs are mainly derived from pig excreta and flushing water from farms， which contain large amounts of nitrogen and phosphorus organic matter and suspended matter， which belong to an organic wastewater. It is likely to aggravate environmental pollution without scientific treatment. Therefore， the need to pay attention to pig waste water treatment work， to avoid pollution to the environment.
Key words： pig waste water； nitrogen and phosphorus pollution； nitrogen and phosphorus removal technology
城市经济发展以及人们对生活水平的要求提升，推动了养猪业的迅速发展，现代养猪业突破了传统养殖模式的限制，提高了养殖规模的同时也提高了废水排放量，且废水未经过任何方式的处理就直接排放，导致环境污染加重。有文献指出，养猪废水除了会造成水体富营养化外，同时还可能对水生物及人体造成毒害反应，对饮用水源以及生态平衡造成威胁[1]。因此，养猪废水治理是现代养殖业有待解决的重要问题。
1 养猪废水生化处理技术中的厌氧处理技术
国外有许多人通过研究发现养猪场廢水中含有较高的营养物，因此在其处理中主要以生物处理为主，应用最广泛的就是厌氧处理技术[2]。厌氧处理技术能够有效消除养猪废水中的有机物，具有许多优势：（1）能够消灭废水中的致病微生物和寄生虫；（2）生成的沼气能够作为人们生活常用的能源，同时排放的液体以及淤泥能够改善土壤的肥力；（3）污泥的排放量少，能够减少污泥排放管理工作；（4）该技术具有经济效益的优势，且费用明显低于好氧处理法。生化养猪废水处理技术中脱氮方法主要有三种：（1）氨化、硝化以及反硝化等技术；（2）同化、活性污泥吸收并沉淀等技术；（3）水生物吸收并通过食物链转化。除磷方法主要有两种：（1）同化、活性污泥吸收并沉淀等技术；（2）水生物吸收并通过食物链转化。
Anoxic/Oxic技术（简称A/O技术）是过去常用的污水处理技术，除了能够有效降解有机污染物之外，同时就有一定的脱氮除磷效果[3]。养猪废水中的氮浓度较高，A/O技术在硝化以及反硝化处理中需要2～5倍的回流比，但是在实际处理过程中很难负担这么大的投资费用以及运行费用，经济效益较低。传统A/O技术的脱磷效果一般，只能够让废水中的磷及其化合物被活性污泥所吸收[4]。通过控制活性污泥的相关参数，借助重力流分离含磷污泥，具有一定的技术难度。并且在含氮磷污水中采用A/O技术对于活性污泥的要求较高，需要使用色泽好、活性高、负荷大且状态稳定的污泥，这对污水处理的经济效益造成了影响，存在着较高的局限性。
在我国污染治理和生态政治工作中，针对养猪废水诊治专题工作中，主要以除碳沼气技术为主的A/O处理工艺，能够有效降低高浓度的化学需氧量和生化耗氧量，并且在农业生态管理中取得了较好的应用效果，但是在养猪废水脱氮除磷应用存在一定的局限性[5]。相关调查指出，在部分养猪场进行废水沼气养羊发酵处理后，化学需氧量浓度在1250～3350mg/L，平均浓度为2150mg/L，去除效率超过60%，氨氮浓度为285～1268mg/L，平均浓度为684mg/L，去除效率为25%，总磷浓度为68～245mg/L，平均浓度为142mg/L，去除效率仅为15%。在厌氧发酵处理的基础上应用生物膜法、生态塘等典型A/O技术处理后，发现化学需氧量浓度在88～356mg/L，平均浓度为224mg/L，氨氮浓度为43～256mg/L，平均浓度为174mg/L，总磷浓度为16～68mg/L，平均浓度为36mg/L，这说明通过这种模式能够提高废水脱氮除磷的效率，有助于提升废水处理的质量，具有重要的现实意义。
2 养猪废水深度脱氮除磷中的生物氧化塘技术分析
生物氧化塘主要是通过在普通氧化塘中加入具有脱氮除磷效果的水生植物或动物，从而提升氧化塘的治理效果。①植物氧化塘：在氧化塘中种植水壶里、水浮蓬、芦苇等植物，这些植物都具有较好的分解氮磷有机物、氨氮以及磷酸盐的作用，能够提高氧化塘的脱氮除磷效果，提高污水处理效率[6]。利用菌藻实现污水治理也是现代生态污水处理的重要研究内容。光合细菌是最早出现在地球上、同时也是自然界中普遍存在的具有光能合成的原核生物，属于革兰氏阴性菌，其主要以光能为能源，能够在缺氧光照以及好氧黑暗缓解中利用有机物、硫化物以及氨作为光合作用能源的微生物，其广泛存在于土壤、沼泽、水田等地方。利用光合细菌进行污水处理在国外得到了广泛的应用。我国目前有许多学者就光合细菌处理法展开大量实验，有学者发现利用光合细菌与黑藻及
螺旋藻能够形成高效的生态处理系统，处理后的水能够用于养殖场的清洗用水，同時可以将培养的菌藻蛋白产品进行出售。②生态氧化塘：生态氧化塘主要分为好氧塘以及兼性塘，主要通过藻类共生系统实现脱氮除磷，但是无法对藻类生长的速率进行有效控制，会导致水中藻类疯狂生长[7]。若在塘内加入鱼类、螺类、蚌类等水生物以及鸭、鹅等植物，在运行氧化塘过程中，也能够有效控制塘内藻类的数量，同时保持较高的氮磷去除率。生态氧化塘中存在着许多食物链，例如菌藻→浮游生物→鱼类→浮游生物→小型鱼→鸭、鹅（水草、浮游生物、蚌、螺），其与普通氧化塘组成了复杂的生态系统，能够有效去除氮磷污染物。总而言之，氧化塘具有投资成本少、处理效率高、可产生较高的经济效益等优势，能够应用于现代养猪场的废水处理工作中。
生物氧化塘应用是需要注意三方面：①待处理污水中不能含有重金属以及难降解的有机物；②气温及阳光充足；③生化耗氧量负荷不超标。养猪废水完全负荷生物氧化塘的应用指征，说明生物氧化塘在养猪废水处理中具有一定的应用价值。生物氧化塘在养猪废水深度脱磷除氮中具有以下优势：①规模化养猪场多位于在郊区以及农村地区，能够充分利用周围地区的天然池塘、沼泽以及农田等经济用地；②养猪废水主要是猪的排泄物以及养殖场的冲洗水，不含重金属以及难降解的复杂有机物；③池塘周围的气温一般比较合适，且光照充足，能够为水生植物的生长提供良好的环境，例如水葫芦、水葱、芦苇等植物；④在厌氧发酵技术上加入A/O技术能够有效提高脱氮除磷的效率。
3 结束语
目前养猪废水处理技术主要以生物处理技术为主，传统废水处理方法的脱氮除磷效率较低，若在除碳为主的沼气发酵基础上加入生物氧化塘能够实现深度脱磷除氮，具有较高的生物效益。
参考文献
[1]谢荣，赵博玮，李建政等.木质填料床A/O系统处理低C/N比养猪废水的效能与脱氮机制[J].化工学报，2015，23（11）：4661-4668.
[2]李建政，孟佳，赵博玮等.养猪废水厌氧消化液SBR短程硝化系统影响因素[J].哈尔滨工业大学学报，2014，24（8）：12-13.
[3]邓凯文，李建政，赵博玮等.WFSI处理低C/N比养猪废水的效果及脱氮机制[J].中国环境科学，2016，23（21）：87-91.
[4]王成，孟佳，李玖龄等.升流式微氧生物膜反应器处理高氨氮低C/N比养猪废水的效能[J].化工学报，2016，67（9）：3895-3901.
[5]赵博玮，李建政，邓凯文等.木质框架土壤渗滤系统处理养猪废水厌氧消化液的效能[J].化工学报，2015，23（26）：2248-2255.
[6]黄海波，呼世斌，张凤梅等.化学絮凝法对高质量浓度养猪废水预处理效果[J].西北农业学报，2015，22（22）：190-196.
[7]潘松青，王淑梅，叶欣等.生物膜-活性污泥复合工艺处理养猪废水的中试启动及运行[J].环境工程，2016，31（5）：39-43.
收稿日期：2017-04-27
作者简介：胡海利（1976-），男，本科，环境保护助理工程师，研究方向为环境监测。
关键词：养猪废水；氮磷污染；脱氮除磷技术
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0159-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.084
Abstract： The development of aquaculture industry provides a rich source of food for peoples life. With the improvement of peoples living standard， the demand for pork is also increasing and the rapid expansion of the pig industry is promoted. With the city to enhance the level of urban construction， to promote the modern pig industry to the closure of the technology， intensive development， but also lead to the expansion of pig waste water. Pigs are mainly derived from pig excreta and flushing water from farms， which contain large amounts of nitrogen and phosphorus organic matter and suspended matter， which belong to an organic wastewater. It is likely to aggravate environmental pollution without scientific treatment. Therefore， the need to pay attention to pig waste water treatment work， to avoid pollution to the environment.
Key words： pig waste water； nitrogen and phosphorus pollution； nitrogen and phosphorus removal technology
城市经济发展以及人们对生活水平的要求提升，推动了养猪业的迅速发展，现代养猪业突破了传统养殖模式的限制，提高了养殖规模的同时也提高了废水排放量，且废水未经过任何方式的处理就直接排放，导致环境污染加重。有文献指出，养猪废水除了会造成水体富营养化外，同时还可能对水生物及人体造成毒害反应，对饮用水源以及生态平衡造成威胁[1]。因此，养猪废水治理是现代养殖业有待解决的重要问题。
1 养猪废水生化处理技术中的厌氧处理技术
国外有许多人通过研究发现养猪场廢水中含有较高的营养物，因此在其处理中主要以生物处理为主，应用最广泛的就是厌氧处理技术[2]。厌氧处理技术能够有效消除养猪废水中的有机物，具有许多优势：（1）能够消灭废水中的致病微生物和寄生虫；（2）生成的沼气能够作为人们生活常用的能源，同时排放的液体以及淤泥能够改善土壤的肥力；（3）污泥的排放量少，能够减少污泥排放管理工作；（4）该技术具有经济效益的优势，且费用明显低于好氧处理法。生化养猪废水处理技术中脱氮方法主要有三种：（1）氨化、硝化以及反硝化等技术；（2）同化、活性污泥吸收并沉淀等技术；（3）水生物吸收并通过食物链转化。除磷方法主要有两种：（1）同化、活性污泥吸收并沉淀等技术；（2）水生物吸收并通过食物链转化。
Anoxic/Oxic技术（简称A/O技术）是过去常用的污水处理技术，除了能够有效降解有机污染物之外，同时就有一定的脱氮除磷效果[3]。养猪废水中的氮浓度较高，A/O技术在硝化以及反硝化处理中需要2～5倍的回流比，但是在实际处理过程中很难负担这么大的投资费用以及运行费用，经济效益较低。传统A/O技术的脱磷效果一般，只能够让废水中的磷及其化合物被活性污泥所吸收[4]。通过控制活性污泥的相关参数，借助重力流分离含磷污泥，具有一定的技术难度。并且在含氮磷污水中采用A/O技术对于活性污泥的要求较高，需要使用色泽好、活性高、负荷大且状态稳定的污泥，这对污水处理的经济效益造成了影响，存在着较高的局限性。
在我国污染治理和生态政治工作中，针对养猪废水诊治专题工作中，主要以除碳沼气技术为主的A/O处理工艺，能够有效降低高浓度的化学需氧量和生化耗氧量，并且在农业生态管理中取得了较好的应用效果，但是在养猪废水脱氮除磷应用存在一定的局限性[5]。相关调查指出，在部分养猪场进行废水沼气养羊发酵处理后，化学需氧量浓度在1250～3350mg/L，平均浓度为2150mg/L，去除效率超过60%，氨氮浓度为285～1268mg/L，平均浓度为684mg/L，去除效率为25%，总磷浓度为68～245mg/L，平均浓度为142mg/L，去除效率仅为15%。在厌氧发酵处理的基础上应用生物膜法、生态塘等典型A/O技术处理后，发现化学需氧量浓度在88～356mg/L，平均浓度为224mg/L，氨氮浓度为43～256mg/L，平均浓度为174mg/L，总磷浓度为16～68mg/L，平均浓度为36mg/L，这说明通过这种模式能够提高废水脱氮除磷的效率，有助于提升废水处理的质量，具有重要的现实意义。
2 养猪废水深度脱氮除磷中的生物氧化塘技术分析
生物氧化塘主要是通过在普通氧化塘中加入具有脱氮除磷效果的水生植物或动物，从而提升氧化塘的治理效果。①植物氧化塘：在氧化塘中种植水壶里、水浮蓬、芦苇等植物，这些植物都具有较好的分解氮磷有机物、氨氮以及磷酸盐的作用，能够提高氧化塘的脱氮除磷效果，提高污水处理效率[6]。利用菌藻实现污水治理也是现代生态污水处理的重要研究内容。光合细菌是最早出现在地球上、同时也是自然界中普遍存在的具有光能合成的原核生物，属于革兰氏阴性菌，其主要以光能为能源，能够在缺氧光照以及好氧黑暗缓解中利用有机物、硫化物以及氨作为光合作用能源的微生物，其广泛存在于土壤、沼泽、水田等地方。利用光合细菌进行污水处理在国外得到了广泛的应用。我国目前有许多学者就光合细菌处理法展开大量实验，有学者发现利用光合细菌与黑藻及
螺旋藻能够形成高效的生态处理系统，处理后的水能够用于养殖场的清洗用水，同時可以将培养的菌藻蛋白产品进行出售。②生态氧化塘：生态氧化塘主要分为好氧塘以及兼性塘，主要通过藻类共生系统实现脱氮除磷，但是无法对藻类生长的速率进行有效控制，会导致水中藻类疯狂生长[7]。若在塘内加入鱼类、螺类、蚌类等水生物以及鸭、鹅等植物，在运行氧化塘过程中，也能够有效控制塘内藻类的数量，同时保持较高的氮磷去除率。生态氧化塘中存在着许多食物链，例如菌藻→浮游生物→鱼类→浮游生物→小型鱼→鸭、鹅（水草、浮游生物、蚌、螺），其与普通氧化塘组成了复杂的生态系统，能够有效去除氮磷污染物。总而言之，氧化塘具有投资成本少、处理效率高、可产生较高的经济效益等优势，能够应用于现代养猪场的废水处理工作中。
生物氧化塘应用是需要注意三方面：①待处理污水中不能含有重金属以及难降解的有机物；②气温及阳光充足；③生化耗氧量负荷不超标。养猪废水完全负荷生物氧化塘的应用指征，说明生物氧化塘在养猪废水处理中具有一定的应用价值。生物氧化塘在养猪废水深度脱磷除氮中具有以下优势：①规模化养猪场多位于在郊区以及农村地区，能够充分利用周围地区的天然池塘、沼泽以及农田等经济用地；②养猪废水主要是猪的排泄物以及养殖场的冲洗水，不含重金属以及难降解的复杂有机物；③池塘周围的气温一般比较合适，且光照充足，能够为水生植物的生长提供良好的环境，例如水葫芦、水葱、芦苇等植物；④在厌氧发酵技术上加入A/O技术能够有效提高脱氮除磷的效率。
3 结束语
目前养猪废水处理技术主要以生物处理技术为主，传统废水处理方法的脱氮除磷效率较低，若在除碳为主的沼气发酵基础上加入生物氧化塘能够实现深度脱磷除氮，具有较高的生物效益。
参考文献
[1]谢荣，赵博玮，李建政等.木质填料床A/O系统处理低C/N比养猪废水的效能与脱氮机制[J].化工学报，2015，23（11）：4661-4668.
[2]李建政，孟佳，赵博玮等.养猪废水厌氧消化液SBR短程硝化系统影响因素[J].哈尔滨工业大学学报，2014，24（8）：12-13.
[3]邓凯文，李建政，赵博玮等.WFSI处理低C/N比养猪废水的效果及脱氮机制[J].中国环境科学，2016，23（21）：87-91.
[4]王成，孟佳，李玖龄等.升流式微氧生物膜反应器处理高氨氮低C/N比养猪废水的效能[J].化工学报，2016，67（9）：3895-3901.
[5]赵博玮，李建政，邓凯文等.木质框架土壤渗滤系统处理养猪废水厌氧消化液的效能[J].化工学报，2015，23（26）：2248-2255.
[6]黄海波，呼世斌，张凤梅等.化学絮凝法对高质量浓度养猪废水预处理效果[J].西北农业学报，2015，22（22）：190-196.
[7]潘松青，王淑梅，叶欣等.生物膜-活性污泥复合工艺处理养猪废水的中试启动及运行[J].环境工程，2016，31（5）：39-43.
收稿日期：2017-04-27
作者简介：胡海利（1976-），男，本科，环境保护助理工程师，研究方向为环境监测。
