水生生物對養豬廢水降解效果對比研究

巫方才

摘要：為探討水生生物對養豬廢水的降解效果，文章選取安徽省某養豬場的沼液廢水為研究對象，設計了試驗裝置，廢水從沼氣池中接管后依次流經生物基質池和生物塘，在生物塘中分別種植美人蕉、苦草、孤尾藻和蘆葦四種水生生物，監測了裝置運行10 d、加d、30 d和40 d生物基質池和生物塘中TP、COD、氨氮和ss的含量，計算出了四種水生生物對各污染物的去除率，結果表明：孤尾藻對養豬廢水中COD去除效果最好，其次是苦草，去除率均在80%以上；四種植物中對養豬廢水中ss去除率均在80%以上；蘆葦對養豬廢水中氨氮去除效果最好，在70%以上。

關鍵詞：沼液廢水；水生生物；去除率；生物基質池

中圖分類號：X830 文獻標志碼：B

前言

養豬廢水主要包括生豬的尿液、糞便、沖欄廢水以及部分生產廢水，廢水量的多少與氣候條件、生豬品種、豬欄沖洗方式、飼料種類、豬場喂養方式等因素有關。據報道，規模在萬頭以上生豬的豬場日排水量高達100 m3以上，養豬廢水往往具有水質復雜、懸浮物含量高、水質波動大、有機物含量高、經常伴隨惡臭味氣體等特征，對于一些存欄豬規模在5 000頭以上的豬場廢水中COD含量可高達1 600 mg·L-1-4 000 mg·L-1、氨氮含量高達550 mg·L-1。

目前使常用的養豬廢水處理方法有：SBR技術、UASB工藝、人工濕地、MBR技術以及多種工藝復合使用等技術。如王建西等采用“EGSB+MBR”組合工藝對某豬場廢水進行處理，結果表明該組合工藝對COD等有機污染物的處理率可達90%以上；朱繁永等認為“HCR+SBR”工藝對養豬廢水中COD、BOD以及ss的去除率均在95%以上；葛玉龍等研究了PAC-CTS復合絮凝劑在處理養豬廢水時的最佳絮凝條件、并求出了添加絮凝劑后廢水的生化值；周可人等在硅灰石粉和水鎂石粉中分別添加ZrOCl2·8H2O和CeCl3得到了四種改性材料，并認為該改性材料對廢水中磷元素有較好的去除效果；唐鑠松等求出了曝氣和投加氫氧化鈉兩種工況下最適宜的pH以及對應的正磷酸鹽回收率。養豬廢水處理工藝越來越多、技術也越來越成熟，但存在如下問題：（1）受氣候及季節限制，豬場產生的沼液過多、有時未得到有效利用不得不直接排放；（2）經一般工藝處理后的廢水氮磷含量仍較高，應配有專門的脫氮除磷工藝；（3）傳統方法中常用的好氧處理技術建設投資大、運行管理費用高；（4）污水的處理效果受氣候條件制約明顯。

文章擬以養豬廢水中的沼液廢水為試驗用水，抽取部分廢水流經生物基質池，后流經種有水生植物的生態塘，在生態塘中分別種有狐尾藻、蘆葦、美人蕉、苦草四種水生植物，以期判別四種植物對廢水的處理效果。

1材料與方法

選取安徽省某規?；B豬廠的沼液廢水為試驗用水，水質情況如下：COD 4 000 mg·L-1-6 000 mg·L-1，氨氮4 000 mg·1-1-6 000 mg·L-1、SS4 000mg·1-1-6 000 mg·L-1、TP 4 000 mg·1-1-6 000mg·L-1、BODs 480 mg·L-1-1 200 mg·L-1、石油類5 mg·1-1～15 mg·L-1，該豬場沼液廢水后經過SBR工藝處理即排人市政管網，文章設計試驗從沼液廢水后引入部分廢水流經生物基質池后再經過人工濕地生物糖處理，工藝流程見圖1。

試驗從3月初開始，生物基質池主要填充秸稈，基質池深1m，長60 cm、寬60 cm，生物基質池主要是進一步厭氧降解廢水中有機物，從基質池后并排接人四根管網，每根管網廢水排人后續的生物塘，生物塘長寬深分別為1m、60 cm、1m，每個生物塘中分別以8 cm x8 cm為間距鋪設高25cm的狐尾藻、蘆葦、美人蕉、苦草，試驗時始終保持生物塘中水深80 cm。為確保水生生物已能適應廢水環境，待裝置運行15后開始計算初始時間，每隔10 d采取水樣監測生物基質池和四個生物塘中水質指標濃度，共監測40 d，監測項目包括：ss、COD、TP、氨氮，其中TP采用鉬酸銨分光光度法測定、氨氮采用納氏試劑比色法測定、ss采用重量法測定、COD采用重鉻酸鉀法測定．監測時嚴格按照規范操作進行。得出數據后根據相關公式計算出各污染物的去除率。

2結果與分析

下面對四個生物塘中水生植物對每一種水質指標的降解效果進行對比并分析。

2.1四種水生植物對COD的降解效果

不同水生生物對COD的降解效果如圖2所示。分析可知：不同水生生物對COD均具有一定的降解效果，運行10天后，四種植物對COD的去除率均在20%以上，尤以蘆葦和美人蕉去除率最高，分別為42.7%和35.4%。四種植物中，隨運行時間的延長，對COD的去除率也逐漸增大。至運行40 d時，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對COD的去除率達到86.5%、72.4%、66.5%和82.4%，第20 d是狐尾藻和苦草對COD的去除率上升較大，分別上升至43.7%和54.3%，10 d內COD去除率的增幅為22.3%和29.6%。至第30 d時，去除率最高的為蘆葦71.2%，緊接著是苦草和狐尾藻，另外發現第30d和第40 d蘆葦和美人蕉對COD去除率增幅不大，僅為1.2%和4.2%，說明這兩種植物對COD去除率快達到極限。綜上說明：待穩定運行40 d以后，四種植物中狐尾藻對養豬廢水中COD去除效果最好，其次是苦草，去除率均在80%以上。

2.2四種水生植物對氨氮的降解效果

不同水生生物對氨氮的降解效果如圖3所示。分析可知：不同水生生物對氨氮均具有一定的降解效果，運行10天后，四種植物對氨氮的去除率均在20%以上，其中蘆葦和苦草對氨氮的去除率最高，分別為37.5%和37.4%，隨運行時間的延長，四種植物對氨氮的去除率也逐漸增大；第20 d是蘆葦和苦草對氨氮的去除率上升較大，分別上升至48.9%和41.3%，但增幅最大的卻是蘆葦和美人蕉，10 d內狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對氨氮去除率分別增加7.2%、11.4%、9.2%和3.9%。至第30 d時，去除率最高的為蘆葦61.2%，緊接著是美人蕉和狐尾藻，這10 d內狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對氨氮去除率分別增加12.7%、12.3%、12.9%和2.9%；至運行40 d時，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對氨氮的去除率達到51.3%、72.4%、51.2%和47.8%，這10d內狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對氨氮去除率分別增加4.1%、12.2%、2.9%和3.6%，對比發現除蘆葦外，其他三種植物對氨氮的去除率上升幅度極小，說明即使運行時間繼續延長，這三種植物對氨氮的去除率在50%左右。綜上說明：待穩定運行40 d以后，四種植物中蘆葦對養豬廢水中氨氮去除效果最好，去除率在70%以上，其他三種植物對氨氮的去除率為50%左右。

2.3四種水生植物對ss的降解效果

不同水生生物對ss的降解效果如圖4所示。分析可知：不同水生生物對ss的降解效果較好，運行10天后，四種植物對ss的去除率都在40%以上，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草的去除率分別為52.6%、43.7%、51.4%和47.1%；運行20 d，四種植物對ss的去除率增加均較大，依次增加至73.5%、57.1%、68.2%和56.3%，其中狐尾藻效果最明顯，10 d內去除率增加20.9%，隨運行時間的增加，ss的去除率也是快速增大；至第30 d時，去除率最高的為苦草82.6%、其次是美人蕉和狐尾藻，分別是82.3%和81.2，緊接著是美人蕉和狐尾藻，這10 d內狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對ss去除率分別增加7.7%、5.2%、13.1%和26.3%，說明第30d是苦草對ss的降解效果最好；至運行40 d時，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對ss的去除率達到92.3%、74.8%、88.5%和95.2%，這10 d內狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對ss去除率分別增加9.1%、12.6%、7.2%和12.6%，其中狐尾藻和美人蕉對ss的去除率竟高達90%以上。

綜上說明：待穩定運行40 d以后，四種植物中對養豬廢水中ss去除效果均非常好，去除率均在80%以上，其中苦草的效果最好，其次是狐尾藻，這兩種植物對ss的去除率均在90%以上。

2.4四種水生植物對TP的降解效果

不同水生生物對TP的降解效果如圖5所示。分析可知：不同水生生物對TP的降解均有一定的效果，運行10天后，四種植物對TP的去除率都在20%以上，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草的去除率分別為31.2%、34.7%、24.1%和39.6%；運行20 d，四種植物對TP的去除率均有一定的增加，去除率依次增加至40.3%、38.2%、27.5%和45.8%，其中苦草對TP的去除效果最明顯，雖然這10 d內它對IP去除率的增幅不是最好；至第30 d時，去除率最高的為苦草82.6%、其次是美人蕉和狐尾藻，分別是82.3%和81.2，緊接著是美人蕉和狐尾藻，這10 d內狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對TP去除率分別增加7.7%、5.2%、13.1%和26.3%，說明第30 d是苦草對TP的降解效果最好；至運行40 d時，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對TP的去除率達到54.1%、63.4%、37.4%0和67.2%，這10 d內狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對TP去除率分別增加2.9%、16.2%、2.2%和8.8%，美人蕉對TP去除效果不明顯，允許40 d后去除率不到40%。

綜上說明：待穩定運行40 d以后，除美人蕉外，其他三種植物對廢水中TP去除率均在50%以上，其中苦草對TP去除效果最好，去除率為67.2%，其次是蘆葦。

3結論

文章選取養豬廢水為研究對象，廢水隨后流經生物基質池和生物塘，在生物塘中分別種植美人蕉、苦草、狐尾藻和蘆葦四種水生生物，監測了裝置運行10 d、20 d、30 d和40 d生物基質池和生物塘中TP、COD、氨氮和ss的含量，計算出了四種水生生物對各污染物的去除率，結果表明：狐尾藻對養豬廢水中COD去除效果最好，其次是苦草，去除率均在80%以上。四種植物中對養豬廢水中ss去除效果均非常好，去除率均在80%以上，其中苦草的效果最好，其次是狐尾藻，這兩種植物對ss的去除率均在90%以上。蘆葦對養豬廢水中氨氮去除效果最好，去除率在70%以上，其他三種植物對氨氮的去除率為50%左右。除美人蕉外，其他三種植物對廢水中TP去除率均在50%以上，其中苦草對TP去除效果最好，去除率為67.2%，其次是蘆葦。