高效厭氧發酵技術在規模化豬場節能減排污水處理中的應用

關鍵詞：高效厭氧發酵；規模化豬場；污水處理；糞大腸菌群

中圖分類號：X713 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）05-0104-04

DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.030

Abstract： Large scale pig farms generate alarge amount of wastewater with complex pollutant components，including fecal coliformsandsuspendedsolids.Ifthese microorganismsaredischargeddirectlywithout treatment，theywillposeathreat to the environmentand public healthsafety.To improve the degradationrateof these pollutants，this paper proposes the applicationof eficient anaerobicfermentation technology，and evaluates itsefectiveness inreducing polutant emissions， inhibiting fecal coliforms，and removing suspended solids bycollecting sewage samples for testing and analysis.The evaluationresultsfoundthatthis technologycanimprove theremoval eficiencyofpollutants，efectivelycontrolthenumber offecal coliforms，andsignificantlyreduce suspended solidscontent，providingan eficientand environmentally friendly sewage treatment solution for large-scale pig farms.

Keywords： eficient anaerobic fermentation;large scale pig farms; wastewater treatment; fecal coliform microbiota

在環境保護標準不斷提高的背景下，規模化豬場產生的廢水處理已成為制約養殖業可持續發展的關鍵因素[。傳統處理污水的方法，不僅處理周期長，而且能耗較高，難以滿足現代養殖業對環境保護和資源循環利用的要求。高效厭氧發酵技術作為一種新型的污水處理手段，被引入規模化豬場的節能減排實踐中[2]。該技術是指在無氧或微氧條件下，利用厭氧微生物的代謝作用，將污水中的有機物質轉化為甲烷和二氧化碳，實現資源化利用。高效厭氧發酵技術具有處理效率高、能耗低、操作簡便等優勢，且能夠有效減少溫室氣體排放，符合節能減排的要求[3]。與傳統的需氧生物處理方法相比，高效厭氧發酵技術不僅能夠大幅提高污染物的降解速率，還能在處理過程中產生可再生能源，具有顯著的環境效益和經濟效益。本研究將探討該技術在規模化豬場中的應用，研究其對節能減排和污水處理效率是否具有提升作用，以期推動規模化豬場實現環境保護與資源循環利用的雙贏，為養殖業的綠色發展提供科學依據和技術支持。

1樣品采集及測試指標

1.1樣品采集

以甘肅省武威市涼州區的規模化豬場作為研究對象，將采樣點設置在豬場污水處理系統的進水口、厭氧發酵罐出口和出水口，每隔10d采集一次，共計6次。采樣前使用清洗并消毒的聚乙烯塑料桶，避免交叉污染，每個采樣點每次采樣量約為 ^5L ，采樣過程中，盡量避免擾動水體，確保樣品具有代表性。同時，記錄采樣時間、氣溫、水溫、pH值等參數。在采集水樣時，采用多點混合法，即在水面下0.5、1.0、 1.5m 處分別采集水樣，混合后作為該點的樣品。采集的樣品迅速運回實驗室，在 4°C 溫度下保存，以便進行后續的水質指標分析。

1.2 測試指標

樣品采集后需采用多管發酵法檢測樣品中糞大腸菌群的含量。取 100mL 水樣，通過乳糖膽鹽發酵管進行系列稀釋，采用 10：1，10：2，10：3 三個稀釋度，每個稀釋度分別取 1mL 接種到3個不同的乳糖膽鹽發酵管中，共計9管。然后在 37°C 下培養 24h ，通過觀察是否有氣泡產生來判斷糞大腸菌群的存在。糞大腸菌群數通過標準概率表得出。如果最高稀釋度（ 10：3： ）的發酵管中有氣泡產生，則根據概率表可以確定稀釋樣本中的微生物數量，并乘以相應的稀釋倍數（ 10：3 ），最后計算每 100mL 水樣中的糞大腸菌群數。

為評估水體的污染程度，需測定水中懸浮的固體物質，取一張預先稱重的濾紙，記錄其質量（濾紙原質量）。將待測水樣通過真空泵進行過濾，懸浮物會被濾紙截留。過濾完成后，將濾紙連同濾渣一起轉移到 103～105^°C 的烘箱中，烘干至恒重（連續兩次稱重之間的質量差不超過 0.2mg ）。最后將烘干后的濾紙連同懸浮物一起稱重，記錄其質量（濾紙烘干后質量），并計算懸浮物濃度，表達式為

式中： X 表示懸浮物濃度；l表示濾紙烘干后的質量； L 表示濾紙原質量； w 表示過濾水樣的體積。

此外，需要確定規模化豬場進水口和出水口的化學需氧量（Chemical OxygenDemand，COD）濃度，檢測高效厭氧發酵技術對污染物的去除效果。在處理前后分別采集水樣，檢測其中的COD、生化需氧量（Biochemical OxygenDemand，BOD）、總氮（TotalNitrogen，TN）、總磷（TotalPhosphorus，TP）等指標，通過對比處理前后的污染物濃度，計算減排率，表達式為

式中： P 表示每種污染物的減排率； j 表示進水濃度； Ψ_c 表示出水濃度。通過測試污水處理中的關鍵指標，為豬場節能減排提供技術支持和數據依據。這些指標的減排率能夠綜合反映高效厭氧發酵技術在豬場污水處理中的應用效果。

2結果分析

2.1高效厭氧發酵技術對豬場污染物的減排效果

通過檢測規模化豬場進水口和出水口的COD、BOD、TN、TP等污染物濃度，發現高效厭氧發酵技術在污水處理中表現出顯著的減排效果[4。通過對比處理前后的污染物濃度，高效厭氧發酵技術在各個污染物指標上均表現出優異的減排效果。豬場出入口的污染物減排效果如圖1所示。

圖1豬場出入口的污染物減排效果

從圖1可以看出，出水口濃度明顯低于進水口濃度。這一現象表明經過高效厭氧發酵技術處理后，各污染物的濃度均有顯著下降。兩折線之間的垂直距離則代表每種污染物的減排率，COD的進水口和出水口數據點之間的距離最大，表明COD的減排率最高。

通過圖1可以直觀看到高效厭氧發酵技術對豬場污水中的COD、BOD、TN、TP等污染物濃度的顯著降低效果，以及不同污染物之間的減排差異。通過這些數據的對比，能夠為豬場環保管理提供有力的數據支持。

2.2高效厭氧發酵技術對糞大腸菌群數量的影響

糞大腸菌群是衡量水體污染程度的一個重要指標，其數量的減少直接反映水體生物安全性的提高[5]。通過檢測規模化豬場污水樣品中的糞大腸菌群值，評估高效厭氧發酵技術在實際應用中的處理效果。高效厭氧發酵技術對糞大腸菌群數量的影響如圖2所示。

圖2高效厭氧發酵技術對糞大腸菌群數量的影響

如圖2所示，高效厭氧發酵技術能夠有效抑制水樣中的糞大腸菌群，其去除率范圍達到 97.7% ～98.8% 。這一結果表明，處理后的水樣中糞大腸菌群數普遍降至極低的水平，顯著低于處理前的數值，從而證實高效厭氧發酵技術在抑制糞大腸菌群方面的強大效能。

此外，糞大腸菌群去除率的顯著差異，可能與水樣的初始污染程度、發酵過程中的具體操作條件、水樣中微生物群落的組成和結構等因素密切相關。這些變量的不同會影響發酵效率，進而導致糞大腸菌群去除率的波動。因此，為進一步優化處理效果，建議對發酵工藝進行細致的調控，以適應不同水質狀況下的處理需求。總體而言，高效厭氧發酵技術在提升水質安全、降低病原微生物風險方面展現出巨大的潛力。

2.3高效厭氧發酵技術對懸浮物的去除效果

高效厭氧發酵技術通過微生物的代謝作用，將豬場污水中的有機懸浮物轉化為沼氣、生物質和少量無機物[。通過測定水樣中的懸浮物濃度，發現高效厭氧發酵技術在懸浮物去除方面也表現出良好的效果，具體分析結果如表1所示。

高效厭氧發酵技術在所有測試點位均實現了極高的懸浮物去除率，平均超過 95% 。這一數據充分證明該技術的有效性。而厭氧發酵罐的水力停留時間為23～27h ，表明該技術能夠在相對較短的時間內實現高效的懸浮物降解。同時，污泥產率數據顯示，每立方米COD產生的污泥量僅為 0.15kg 左右，這不僅減少了污泥處理負擔，也體現出該技術具有良好的資源化處理潛力。高效厭氧發酵技術不僅能有效截留和降解污水中的懸浮物，提高污水處理的凈化效果，還能提升豬場污水處理的效果，為實現環保和資源循環利用提供有力支持。

2.4綜合分析污水處理過程中的能源消耗和減排效果

高效厭氧發酵技術能夠在較低的能量投人下實現污水中有機物的快速分解。具體來說，厭氧發酵可以產生沼氣，沼氣作為一種可再生能源，可以用于發電或供暖，從而實現能源的自給自足，甚至有可能產生額外的能源收益。同時，通過厭氧發酵，COD的去除率可以超過 90% ，顯著降低后續處理階段的負擔。與傳統好氧處理相比，厭氧處理產生的剩余污泥量更少，能夠減少污泥處理和處置的成本。降低COD、BOD、TN、TP等污染物的排放，有助于保護生態環境。綜合考慮減排效果和能源消耗，高效厭氧發酵技術在豬場污水處理中具有較高的環境效益和經濟效益，為我國豬場節能減排提供可行的技術路線。

表1規模化豬場排污水中懸浮物的去除結果

3結論

本研究分析了如何將高效厭氧發酵技術應用在規模化豬場污水處理中，并驗證其在提升污染物降解速率、抑制糞大腸菌群及去除懸浮物方面的顯著效果。研究不僅為豬場提供節能減排的環保處理方案，也為養殖業的可持續發展提供科學依據。未來研究應進一步優化發酵工藝，適應不同水質狀況，并探索更高效的能源回收途徑，以推動養殖業的可持續發展。

參考文獻

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3 朱偉堂，陸東輝，蔣彬彬，等.污泥厭氧發酵液在生物脫氮中的應用[J].環境科技，2022（6）：61-65.

4 王冬梅，王功軍，黃旭.養豬場污水處理研究[J]內江科技，2024（2）：135-136.

5 張磊，姜樹林，婁薇，等.規模豬場排污系數研究[J].江西農業學報，2022（12）：151-157.

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