巫方才

摘要：為探討水生生物對養(yǎng)豬廢水的降解效果，文章選取安徽省某養(yǎng)豬場的沼液廢水為研究對象，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)裝置，廢水從沼氣池中接管后依次流經(jīng)生物基質(zhì)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(jiān)測了裝置運(yùn)行10 d、加d、30 d和40 d生物基質(zhì)池和生物塘中TP、COD、氨氮和ss的含量，計(jì)算出了四種水生生物對各污染物的去除率，結(jié)果表明：孤尾藻對養(yǎng)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(yǎng)豬廢水中ss去除率均在80%以上；蘆葦對養(yǎng)豬廢水中氨氮去除效果最好，在70%以上。

關(guān)鍵詞：沼液廢水；水生生物；去除率；生物基質(zhì)池

中圖分類號：X830 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

養(yǎng)豬廢水主要包括生豬的尿液、糞便、沖欄廢水以及部分生產(chǎn)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(yǎng)方式等因素有關(guān)。據(jù)報(bào)道，規(guī)模在萬頭以上生豬的豬場日排水量高達(dá)100 m3以上，養(yǎng)豬廢水往往具有水質(zhì)復(fù)雜、懸浮物含量高、水質(zhì)波動(dòng)大、有機(jī)物含量高、經(jīng)常伴隨惡臭味氣體等特征，對于一些存欄豬規(guī)模在5 000頭以上的豬場廢水中COD含量可高達(dá)1 600 mg·L-1-4 000 mg·L-1、氨氮含量高達(dá)550 mg·L-1。

目前使常用的養(yǎng)豬廢水處理方法有：SBR技術(shù)、UASB工藝、人工濕地、MBR技術(shù)以及多種工藝復(fù)合使用等技術(shù)。如王建西等采用“EGSB+MBR”組合工藝對某豬場廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明該組合工藝對COD等有機(jī)污染物的處理率可達(dá)90%以上；朱繁永等認(rèn)為“HCR+SBR”工藝對養(yǎng)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(fù)合絮凝劑在處理養(yǎng)豬廢水時(shí)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(rèn)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(yīng)的正磷酸鹽回收率。養(yǎng)豬廢水處理工藝越來越多、技術(shù)也越來越成熟，但存在如下問題：（1）受氣候及季節(jié)限制，豬場產(chǎn)生的沼液過多、有時(shí)未得到有效利用不得不直接排放；（2）經(jīng)一般工藝處理后的廢水氮磷含量仍較高，應(yīng)配有專門的脫氮除磷工藝；（3）傳統(tǒng)方法中常用的好氧處理技術(shù)建設(shè)投資大、運(yùn)行管理費(fèi)用高；（4）污水的處理效果受氣候條件制約明顯。

文章擬以養(yǎng)豬廢水中的沼液廢水為試驗(yàn)用水，抽取部分廢水流經(jīng)生物基質(zhì)池，后流經(jīng)種有水生植物的生態(tài)塘，在生態(tài)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(guī)模化養(yǎng)豬廠的沼液廢水為試驗(yàn)用水，水質(zhì)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(jīng)過SBR工藝處理即排人市政管網(wǎng)，文章設(shè)計(jì)試驗(yàn)從沼液廢水后引入部分廢水流經(jīng)生物基質(zhì)池后再經(jīng)過人工濕地生物糖處理，工藝流程見圖1。

試驗(yàn)從3月初開始，生物基質(zhì)池主要填充秸稈，基質(zhì)池深1m，長60 cm、寬60 cm，生物基質(zhì)池主要是進(jìn)一步厭氧降解廢水中有機(jī)物，從基質(zhì)池后并排接人四根管網(wǎng)，每根管網(wǎng)廢水排人后續(xù)的生物塘，生物塘長寬深分別為1m、60 cm、1m，每個(gè)生物塘中分別以8 cm x8 cm為間距鋪設(shè)高25cm的狐尾藻、蘆葦、美人蕉、苦草，試驗(yàn)時(shí)始終保持生物塘中水深80 cm。為確保水生生物已能適應(yīng)廢水環(huán)境，待裝置運(yùn)行15后開始計(jì)算初始時(shí)間，每隔10 d采取水樣監(jiān)測生物基質(zhì)池和四個(gè)生物塘中水質(zhì)指標(biāo)濃度，共監(jiān)測40 d，監(jiān)測項(xiàng)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(jiān)測時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)范操作進(jìn)行。得出數(shù)據(jù)后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出各污染物的去除率。

2結(jié)果與分析

下面對四個(gè)生物塘中水生植物對每一種水質(zhì)指標(biāo)的降解效果進(jìn)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(yùn)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(yùn)行時(shí)間的延長，對COD的去除率也逐漸增大。至運(yùn)行40 d時(shí)，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對COD的去除率達(dá)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(nèi)COD去除率的增幅為22.3%和29.6%。至第30 d時(shí)，去除率最高的為蘆葦71.2%，緊接著是苦草和狐尾藻，另外發(fā)現(xiàn)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(dá)到極限。綜上說明：待穩(wěn)定運(yùn)行40 d以后，四種植物中狐尾藻對養(yǎng)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(yùn)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(yùn)行時(shí)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(nèi)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(shí)，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(nèi)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(yùn)行40 d時(shí)，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對氨氮的去除率達(dá)到51.3%、72.4%、51.2%和47.8%，這10d內(nèi)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(fā)現(xiàn)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(yùn)行時(shí)間繼續(xù)延長，這三種植物對氨氮的去除率在50%左右。綜上說明：待穩(wěn)定運(yùn)行40 d以后，四種植物中蘆葦對養(yǎng)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(yùn)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(yùn)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(nèi)去除率增加20.9%，隨運(yùn)行時(shí)間的增加，ss的去除率也是快速增大；至第30 d時(shí)，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(nèi)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(yùn)行40 d時(shí)，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對ss的去除率達(dá)到92.3%、74.8%、88.5%和95.2%，這10 d內(nèi)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(dá)90%以上。

綜上說明：待穩(wěn)定運(yùn)行40 d以后，四種植物中對養(yǎng)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(yùn)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(yùn)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(nèi)它對IP去除率的增幅不是最好；至第30 d時(shí)，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(nèi)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(yùn)行40 d時(shí)，狐尾藻、蘆葦、美人蕉和苦草對TP的去除率達(dá)到54.1%、63.4%、37.4%0和67.2%，這10 d內(nèi)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(wěn)定運(yùn)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(jié)論

文章選取養(yǎng)豬廢水為研究對象，廢水隨后流經(jīng)生物基質(zhì)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(jiān)測了裝置運(yùn)行10 d、20 d、30 d和40 d生物基質(zhì)池和生物塘中TP、COD、氨氮和ss的含量，計(jì)算出了四種水生生物對各污染物的去除率，結(jié)果表明：狐尾藻對養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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。