论文部分内容阅读
摘要：养殖废水内的磷浓度较高，对此必须采取科学方法来除磷，从而控制水体富营养化的危险。本文主要从碳源、金属离子等方面分析了养殖废水内生物除磷影响因素，并分析了科学的优化对策。
关键词：养殖废水;生物除磷;影响因素
0 引言
养殖业发展将导致养殖废水排放的增多，养殖废水内部氮磷含量较大，而且内含有机质，以及其他重金属元素，如果不对养殖废水进行科学地处理，则将导致水体富营养化，对于生物圈带来不良影响，因此，必须做好养殖废水的生物除磷，分析影响生物除磷的多种因素，采取科学措施来控制除磷效果，从而维持养殖废水的安全。
1 养殖废水的特点
养殖废水内有机污染物浓度较大，离心后的养殖废水内，COD值能达到3969mg/L，BOD的均值则为1730mg/L，同时，也有一定量的NH4-N，磷酸盐。养殖废水内则毒素聚集，典型代表：重金属、抗生素等，离心后铜离子的浓度依然达到4.87mg/L，洛克沙胂达到14-48mg/L，一切污染物若未经处理直接排放势必将威胁生态系统，干扰整个生物圈。目前，养殖废水的处理需要经过若干设备，例如：調节池、氨吹脱塔、沉淀池等，才能确保其流向生物除磷池，所以，养殖废水处理操作中，离心后的养殖废水指标更能靠近流向生物反应池的标准。
2 养殖废水生物除磷影响因素测定与研究进展
2.1有机质的影响
有机质主要指的是微生物生长因子内的碳源。所以，有机质属于微生物新陈代谢所必需的材料和物质，如果有机质含量下降， 则无法达到微生物生长的要求，相反，则能满足微生物的正常生长，然而，则可能导致水体的大范围污染，加剧了污水处理的挑战性。而且生物除磷中，各种碳源都会直接影响到聚磷菌释放与积累磷的效率和速度，关系到微生物的除磷效果。而且研究表明如果让葡萄糖充当碳源则将使得除磷系统变坏，相反，若让乙醇充当碳源则能获得良好的除磷成效，对此不妨提升丙酸与乙酸的比例，立足长远来达到理想的除磷效果。相关研究发现如果将乙酸自身充当碳源，厌氧区释放磷速率则更高。污泥内的聚?-羟基烷酸脂，（PHAs），其主成分为：聚-?-羟基丁酸（PHB）和PHV，双方再厌氧区合成量方面没有太大区分，其中PHB后方的反应出现一定变化，除磷代谢中发挥主导功能。如果将丙酸充当碳源，厌氧区的释磷速度下降，而且可以合成PHV，其内没有PHB，而且后续的积磷中浓度发生大浮动，发挥了除磷代谢功能。养殖废水内VFA含量如下表1所示：
表1：养殖废水内VFA含量统计参数含量/%
VFA乙酸盐58.0丙酸盐17.5丁酸盐+异丁酸盐15.8戊酸盐+异戊酸盐8.7
2.2 氨氮的影响
氮元素支持微生物的发育，属于微生物酶、核酸、蛋白质的组成部分，若碳源变少，微生物则将难以正常生长，相反，过多则将影响聚磷菌的活性。
养殖废水内氨氮为主体氮源，基本不含硝酸盐，研究表明：进水氨氮浓度越低则越能抑制生物除磷系统的正常运行，确保其及时失去除磷功能，同时，较高的进水氨氮浓度（>20mg/L）也将产生抑制作用。如果强化生物除磷系统内部的污泥浓度达到2500mg/L，系统运转的最理想进水氨氮浓度达到15mg/L，系统则将最大程度发挥除磷功效。所以，养殖废水必须实施氨氮清除处理，才能流向生物反应器，通常是把养殖废水传输至氨吹脱塔，吹脱塔可选择空塔构造，底端通高压空气，并借微孔曝气器来供气，顶端添加石灰乳，让其同废水彻底同向混合，反应出的NH3则让空气带走。这样的处理不仅控制了进入生物反应器废水的含氮量，同时，也增加了C/N比，提升了养殖废水的除磷效率。
2.3 金属离子的影响
养殖废水内含有丰富多样的大量的金属离子，其中K，Na属于微生物体液的主体成分，能妥善地维护微生物体内部、外部的渗透压性能，如果他们的浓度高则将导致微生物体液流失，相反，则可能导致微生物体内渗透压超出四周环境的渗透压，影响了微生物的常规生长。研究表明：将微生物放在氯化钠溶液（浓度：5-8.5g/L）中，其形态稳定，然而，养殖废水内的氯化钠与氯化钾质量浓度都大概为5g/L，由此看来，养殖废水内的Na，K离子浓度达到了微生物的渗透压需求，而且Mg，Ca，Fe等离子都为微生物所需的必需元素，而且研究表明：Mg浓度过高可能导致聚磷菌快速地富集，如果Mg离子不充足，长此下去则将导致除磷系统不断恶化，当Mg/P质量比处于0.2-0。6范围，磷酸盐去除率则上升。养殖废水内，二者比值远低于0.2，所以，不妨向养殖废水内加入Mg来优化其除磷效果。而且实验研究表明：支持微生物生长的钙离子、铁离子需各自达到：7.5mg/L，0.17mg/L，相反，养殖废水内的钙离子、铁离子各自达到126mg/L，6.27mg/L，远超出了微生物的常规需求量。
Ca和磷酸氢根离子能反应，生成碱式磷酸钙沉淀，其中多余的钙离子则能同微生物的生物除磷同步配合除磷，从而提高除磷效率。
2.4 氮源与磷源的影响
微生物生长需磷源、氮源等的支持，研究表明：若进水C/N质量比为2.7-7.2 时，系统去除COD氨氮的成效则较为稳定，不受外界干扰，而且去除率为百分之九十，其中磷的去除率也会因为C/N比的上升而变大，研究表明：可以凭借调整C/N比值来分析其与生物除磷效果的关系，发现当此比值>7，不会太大地影响生物除磷，而且除磷效果高达90%，如果此比值远超出7，仅仅增加碳源含量也不会影响到生物除磷。研究表明：若C/N比值为6，C/P质量比超过33时，则能彻底地去除磷，相反，C/P<33，磷的去除效率则对应下降，经过计算得出：养殖废水内的C/N比值为0.86，C/P为47.97，从中看出：养殖废水内的C/N比很大程度小于除磷效果优，成本又低廉的C/N比。因此，C/P的比值不会太大程度上影响养殖废水的生物除磷。
2.5 研究展望
以上研究主要从金属离子浓度、碳源类型等来分析生物除磷的影响因素，其中存在一定的局限性，体现在未能明确钒离子与生物除磷之间的关系，未来的研究将重点分析养殖废水内洛克沙砷在SBR反应器内的迁移转化过程，以及将深入研究无机砷与有机砷对聚磷菌影响的协同作用。
3 结语
研究表明，养殖废水除磷与C/N低密切相关，绝非C/P，养殖废水内除磷最理想的碳源为丙酸，所以必须控制养殖废水的水解酸化，让有机质变成丙酸，绝非乙酸，养殖废水内若氨氮浓度超出规定标准，可以选择氨吹脱塔的方式来除掉氨氮，并提高C/N比，金属离子层面，养殖废水内除磷与铜离子的浓度密切相关，为了达到理想的除磷功效，应重点添加增加铜离子浓度较高的污泥，以此来提升养殖废水的除磷成效。
参考文献：
[1] 张克强.畜禽养殖业污染物处理与处置[M].化学工业出版社，2004.
[2] P.M.J.Janssen.生物除磷设计与运行手册[M].中国建筑工业出版社，2005.
[3] 第一次全国污染源普查资料编纂委员会.污染源普查产排污系数手册[M]. 中国环境科学出版社，2011.
[4] 徐少娟，蒋涛，殷峻，等.进水氨氮浓度对强化生物除磷（EBPR）系统除磷特性及微生物群落结构的影响[J].环境科学学报，2011，31（4）：745-751.
关键词：养殖废水;生物除磷;影响因素
0 引言
养殖业发展将导致养殖废水排放的增多，养殖废水内部氮磷含量较大，而且内含有机质，以及其他重金属元素，如果不对养殖废水进行科学地处理，则将导致水体富营养化，对于生物圈带来不良影响，因此，必须做好养殖废水的生物除磷，分析影响生物除磷的多种因素，采取科学措施来控制除磷效果，从而维持养殖废水的安全。
1 养殖废水的特点
养殖废水内有机污染物浓度较大，离心后的养殖废水内，COD值能达到3969mg/L，BOD的均值则为1730mg/L，同时，也有一定量的NH4-N，磷酸盐。养殖废水内则毒素聚集，典型代表：重金属、抗生素等，离心后铜离子的浓度依然达到4.87mg/L，洛克沙胂达到14-48mg/L，一切污染物若未经处理直接排放势必将威胁生态系统，干扰整个生物圈。目前，养殖废水的处理需要经过若干设备，例如：調节池、氨吹脱塔、沉淀池等，才能确保其流向生物除磷池，所以，养殖废水处理操作中，离心后的养殖废水指标更能靠近流向生物反应池的标准。
2 养殖废水生物除磷影响因素测定与研究进展
2.1有机质的影响
有机质主要指的是微生物生长因子内的碳源。所以，有机质属于微生物新陈代谢所必需的材料和物质，如果有机质含量下降， 则无法达到微生物生长的要求，相反，则能满足微生物的正常生长，然而，则可能导致水体的大范围污染，加剧了污水处理的挑战性。而且生物除磷中，各种碳源都会直接影响到聚磷菌释放与积累磷的效率和速度，关系到微生物的除磷效果。而且研究表明如果让葡萄糖充当碳源则将使得除磷系统变坏，相反，若让乙醇充当碳源则能获得良好的除磷成效，对此不妨提升丙酸与乙酸的比例，立足长远来达到理想的除磷效果。相关研究发现如果将乙酸自身充当碳源，厌氧区释放磷速率则更高。污泥内的聚?-羟基烷酸脂，（PHAs），其主成分为：聚-?-羟基丁酸（PHB）和PHV，双方再厌氧区合成量方面没有太大区分，其中PHB后方的反应出现一定变化，除磷代谢中发挥主导功能。如果将丙酸充当碳源，厌氧区的释磷速度下降，而且可以合成PHV，其内没有PHB，而且后续的积磷中浓度发生大浮动，发挥了除磷代谢功能。养殖废水内VFA含量如下表1所示：
表1：养殖废水内VFA含量统计参数含量/%
VFA乙酸盐58.0丙酸盐17.5丁酸盐+异丁酸盐15.8戊酸盐+异戊酸盐8.7
2.2 氨氮的影响
氮元素支持微生物的发育，属于微生物酶、核酸、蛋白质的组成部分，若碳源变少，微生物则将难以正常生长，相反，过多则将影响聚磷菌的活性。
养殖废水内氨氮为主体氮源，基本不含硝酸盐，研究表明：进水氨氮浓度越低则越能抑制生物除磷系统的正常运行，确保其及时失去除磷功能，同时，较高的进水氨氮浓度（>20mg/L）也将产生抑制作用。如果强化生物除磷系统内部的污泥浓度达到2500mg/L，系统运转的最理想进水氨氮浓度达到15mg/L，系统则将最大程度发挥除磷功效。所以，养殖废水必须实施氨氮清除处理，才能流向生物反应器，通常是把养殖废水传输至氨吹脱塔，吹脱塔可选择空塔构造，底端通高压空气，并借微孔曝气器来供气，顶端添加石灰乳，让其同废水彻底同向混合，反应出的NH3则让空气带走。这样的处理不仅控制了进入生物反应器废水的含氮量，同时，也增加了C/N比，提升了养殖废水的除磷效率。
2.3 金属离子的影响
养殖废水内含有丰富多样的大量的金属离子，其中K，Na属于微生物体液的主体成分，能妥善地维护微生物体内部、外部的渗透压性能，如果他们的浓度高则将导致微生物体液流失，相反，则可能导致微生物体内渗透压超出四周环境的渗透压，影响了微生物的常规生长。研究表明：将微生物放在氯化钠溶液（浓度：5-8.5g/L）中，其形态稳定，然而，养殖废水内的氯化钠与氯化钾质量浓度都大概为5g/L，由此看来，养殖废水内的Na，K离子浓度达到了微生物的渗透压需求，而且Mg，Ca，Fe等离子都为微生物所需的必需元素，而且研究表明：Mg浓度过高可能导致聚磷菌快速地富集，如果Mg离子不充足，长此下去则将导致除磷系统不断恶化，当Mg/P质量比处于0.2-0。6范围，磷酸盐去除率则上升。养殖废水内，二者比值远低于0.2，所以，不妨向养殖废水内加入Mg来优化其除磷效果。而且实验研究表明：支持微生物生长的钙离子、铁离子需各自达到：7.5mg/L，0.17mg/L，相反，养殖废水内的钙离子、铁离子各自达到126mg/L，6.27mg/L，远超出了微生物的常规需求量。
Ca和磷酸氢根离子能反应，生成碱式磷酸钙沉淀，其中多余的钙离子则能同微生物的生物除磷同步配合除磷，从而提高除磷效率。
2.4 氮源与磷源的影响
微生物生长需磷源、氮源等的支持，研究表明：若进水C/N质量比为2.7-7.2 时，系统去除COD氨氮的成效则较为稳定，不受外界干扰，而且去除率为百分之九十，其中磷的去除率也会因为C/N比的上升而变大，研究表明：可以凭借调整C/N比值来分析其与生物除磷效果的关系，发现当此比值>7，不会太大地影响生物除磷，而且除磷效果高达90%，如果此比值远超出7，仅仅增加碳源含量也不会影响到生物除磷。研究表明：若C/N比值为6，C/P质量比超过33时，则能彻底地去除磷，相反，C/P<33，磷的去除效率则对应下降，经过计算得出：养殖废水内的C/N比值为0.86，C/P为47.97，从中看出：养殖废水内的C/N比很大程度小于除磷效果优，成本又低廉的C/N比。因此，C/P的比值不会太大程度上影响养殖废水的生物除磷。
2.5 研究展望
以上研究主要从金属离子浓度、碳源类型等来分析生物除磷的影响因素，其中存在一定的局限性，体现在未能明确钒离子与生物除磷之间的关系，未来的研究将重点分析养殖废水内洛克沙砷在SBR反应器内的迁移转化过程，以及将深入研究无机砷与有机砷对聚磷菌影响的协同作用。
3 结语
研究表明，养殖废水除磷与C/N低密切相关，绝非C/P，养殖废水内除磷最理想的碳源为丙酸，所以必须控制养殖废水的水解酸化，让有机质变成丙酸，绝非乙酸，养殖废水内若氨氮浓度超出规定标准，可以选择氨吹脱塔的方式来除掉氨氮，并提高C/N比，金属离子层面，养殖废水内除磷与铜离子的浓度密切相关，为了达到理想的除磷功效，应重点添加增加铜离子浓度较高的污泥，以此来提升养殖废水的除磷成效。
参考文献：
[1] 张克强.畜禽养殖业污染物处理与处置[M].化学工业出版社，2004.
[2] P.M.J.Janssen.生物除磷设计与运行手册[M].中国建筑工业出版社，2005.
[3] 第一次全国污染源普查资料编纂委员会.污染源普查产排污系数手册[M]. 中国环境科学出版社，2011.
[4] 徐少娟，蒋涛，殷峻，等.进水氨氮浓度对强化生物除磷（EBPR）系统除磷特性及微生物群落结构的影响[J].环境科学学报，2011，31（4）：745-751.