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固化微生物处理规模化养猪场废水的试验研究

文档作者：吴晓梅叶美锋吴飞龙林代炎文档来源：福建省农业科学院农业工程技术研究所		点击数：	更新时间： 2024年07月31日
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固化微生物处理规模化养猪场废水的试验研究
吴晓梅叶美锋吴飞龙林代炎
(福建省农业科学院农业工程技术研究所福建福州3500031
摘要利用聚乙烯醇、海藻酸钠和活性炭等作为固化载体材料．制备芽孢杆菌为主的固化微生物．用于处理规模化养猪
场废水，以废水中COD、氨氮和总磷去除率为指标考察不同曝气方式对固化微生物净化水体的影响。试验结果表明．在常温条
件下，固定化微生物投加量109·L～、曝气时间6h，间歇式曝气时间比为l：2时，经过21d的处理，废水COD、氨氮和总磷的去除
率分别可达83．1％、88．6％和45％，最终出水cOD和氨氮浓度为292．5mg·L一和77．9mg·L一，符合《畜禽养殖废水排放标准》
(GBl8596—2001)中COD和氨氮的排放值。
关键词养猪废水固化微生物氨氮曝气
中图分类号：X71 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2017)01一014—02
随着规模化养殖业的发展．养殖业带来的污染排放问题
日渐凸出．特别是以COD和氨氮浓度居高的养猪场废水[1。。
据统计．2010年畜禽养殖业排放的COD含量达到1268万
t．约占全国COD排放总量的42％盼”。由于养猪废水经过厌
氧发酵处理．碳氮比较低．用传统的活性污泥法处理很难达
到排放效果．用物理化学方法费用较高．不适合大规模化养
猪场废水的批量处理。因而，规模化养殖场废水的有效、经济
处理．成为我国农业污染治理的重点．也是推进农业循环发
展的关键。固化微生物技术是将微生物固定在载体上(如硅
胶、活性炭、硅藻土、石英砂等口3)，使其高度密集并保持其生
物活性功能．在适宜的条件下增殖以满足应用之需的技术【6]。
该技术可将筛选出的优势菌种或微生物加以固定，从而构成
一个高效的废水处理系统。固化微生物技术具有效率与稳定
性高、操作简单、占地面积少、处理成本低等优点，通过联合
适当的水处理工艺．对规模化养猪场废水治理有巨大潜力．
经固化微生物处理后的废水还可以直接用于农业生产[瑚]。
为了该技术在养猪场废水中运用推广．研究固化微生物在不
同工艺下对废水的处理效果也是十分必要的。
本文选取福清市某猪场经过干清粪工艺产生的养猪场
废水为研究对象．研究在不同处理工艺下，固化微生物对沼
液废水中COD、总磷、氨氮的去除效果，为固化微生物运用
于畜禽养殖污水深度处理提供科学依据。
1材料与方法
(1)试验时间与地点。2016年4月至2016年5月，试验
在福建省农科院试验基地进行。
(2)试验材料。①试验废水来自福建省福清市某规模化
养猪场．其主要污染物浓度见表l。②固化微生物材料：固化
微生物由海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、芽孢杆菌、活性炭等材
料制备．外观为浅棕色．表面较为光滑，每个颗粒约为2～
3cm。③试验水槽5个，规格：30cm×21．6cm×18．5cm、爆气机
若干，曝气机功率为2．5W。
(3)试验方法。试验采用箱体水槽，设5个处理组，其中
I为空白对照。Ⅱ为曝气处理对照，不同曝气方式设置3个
表1供试废水的特性
分别为Ⅲ、Ⅳ、V。每个水槽水中装入6L废水．其中Ⅱ～V各
放人l台爆气机．除r空白I和V外．其他各组都采用间歇
式曝气，Ⅲ～V分别加入609固化微生物(109．L一1)，混合均
匀．试验在常温条件下进行。Ⅱ和Ⅲ曝气与不曝气时问比例
为1：1、Ⅳ曝气与不曝气时间比例为1：2、V曝气与不曝气时
间比例为2：1。每3d分别测定水体中的COD、pH、D0、氨氮
及总磷．试验周期为21d。
(4)监测和分析。受试液检测水体相关参数(包括COD、
pH、D0、氨氮及总磷)。COD采用重铬酸钾滴定法(GBll914—
89)测定；TP采用钼锑铵分光光度法(GBll893—89)测定；氨
态氮用纳氏试剂光度法测定；D0用便携式溶氧仪测定、pH
值及水温现场测定。
2结果与分析
(1)不同处理模式对养猪废水COD的去除效率见图1。
图l为不同处理养猪废水对COD的去除效果．从图中
可以得出，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V处理的COD去除率都大于对照处
理I，其中处理Ⅳ的COD去除率最高．为83．1％．处理完出
水COD降为292．5mg·L—l。其中，Ⅲ处理对养猪场废水COD
去除率略高于Ⅱ处理．2者COD去除率分别为79．2％和
78．9％，表明在同样曝气方式下．添加固化微生物有利于降解
废水COD。另外．对
于同样固化微生物处
理的Ⅲ、Ⅳ和V．COD
去除率都达到了
75．0％以上．当曝气与
不曝气时间比例为l：
2时．对养猪场废水
COD的去除率最高．
¨⋯-¨
图1 不同处理组对养猪废水COD
的去除效果
项目来源：大中型养殖场废弃物污染减量化与资源化利用技术研究与示范(2012BADl4815—1)；福建省科技重大专项(2013Yz0001—1)
作者简介：吴晓梅(1988～)，女，硕士研究生，研究实习员，主要从事畜禽养殖污水循环利用及有机废弃物农业资源化利用研究。
通信作者：林代炎(1963～)，男，研究员，主要从事畜禽养殖污水循环利用及有机废弃物农业资源化利用研究。
万方数据 2017，N07 薰
主要是因为固化微生物中的菌为需氧或者兼性厌氧菌群．充
足的溶解氧对好氧菌的生存是必要的．但是过量的曝气对微
生物去除COD的作用并不大．而且由于过量的曝气导致固化
颗粒相互碰撞频繁，容易导致颗粒破损，影响废水处理效果【10j。
除了对照处理外．其他各处理。养猪废水最终COD浓度
低于400mg．L～，符合《畜禽养殖废水排放标准》(GBl8596—
2001)对COD的规定值。
(2)不同处理模式对养猪废水氨氮的去除效率见图2。
规模化养猪废水
中的氮主要来自于生
猪的排泄物．氮形式主
要分为有机氮和氨氮．
硝酸盐氮及亚硝酸盐
氮存在量相对较少[11、。
图2不同处理养猪废水氨氮去除效果有机氮的降解，必先经
水解氨化(Amwonmcatio)成为氨氮，与原废水中的氨氮一并
由好氧或兼性好氧细菌进行硝化作用(NiIri6cation)，一部份
合成为细胞．另一部份则由硝化菌氧化为亚硝酸盐，继而氧
化为硝酸盐[12]。经硝化后的硝酸盐在缺氧状态下，再借由脱
硝菌的作用还原成氮气。逸于大气中，予以去除。
图2为不同处理养猪废水氨氮去除效果．从图中可得各
处理氨氮去除率为Ⅳ>V>Ⅱ>Ⅲ>I，Ⅳ处理对养猪废水氨
氮的去除率最高可达88．6％，最终出水氨氮浓度为77．9mg．
L—1．对照处理的氨氮去除率最低为42．4％，氨氮浓度为
393．52mg．L-，。除了对照处理，其余各处理对氨氮的去除率较
为接近．整体上加固化微生物的Ⅳ和V处理对氨氮去除率效
果更好．可能是因为添加的固化微生物中主要的菌属为芽孢
杆菌(bacillus)，芽孢杆菌具有较强的有机质、氨氮分解能力，
可利用水中的有机质、氮源，进行增殖，并释放出高活性的分
解酵素．将难分解的分子物质分解成可利用的小分子物质，
从而达到净化废水的目的。处理完Ⅳ和V处理氨氮浓度都可
以达标排放。但从经济和实用性考虑，Ⅳ处理模式相比而言
更好。
f3)不同处理模式对养猪废水总磷的去除效果见图3。
图3为不同处理养猪废水总磷的去除效果，从图3可知
各处理总磷去除率趋势为：Ⅳ>V>Ⅲ>Ⅱ>I，各处理对总磷
的去除率都低于50％．其中Ⅳ处理的总磷去除率最大为
45．3％，出水时总磷浓度为10．8mg·L～，对照处理I的总磷去
除率最低为10．9％，出水总磷浓度为17．6mg·L～，各处理出水
总磷浓度都未达标(8mg．L一-)。表明曝气处理或者固化微生
物处理对废水的总磷
去除效果不佳．但是可
以大大降低后续除磷
处理的负荷压力。
3 结论_ -
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(上接第13页)
(1—2) Seareh Algorithm．Inforrnation sciences，2009，179(13)
6雷蕾．人工神经网络在大气污染预报中的应用研究．北京工业大学， 9 范炜锋．万有引力搜索算法的分析与改进．广州：广东工业大学，
2007 2014
7 彭菊萍．基于MATLAB的BP神经网络改进算法研究．黑龙江科技10王顶．大庆市PMl0污染预测的研究．西安：西南交通大学，2011
信息，2014(6)

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