全康環(huán)保:摘 要：養殖廢水主要由動(dòng)物尿液、糞便和養殖管理用水組成，含有高濃度的有機物、氮、磷和懸浮物，還包括構成鹽分的部分元素。為了比較清楚地了解迄今為止我國養殖廢水技術(shù)關(guān)鍵突破口以及實(shí)際應用中遇到的問(wèn)題，本文在本領(lǐng)域組稿主題之外額外歸納總結了養殖廢棄物在資源化利用與深度處理之間的糾結、當前備受關(guān)注的污染物內容，以及部分技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)展。最后對養殖廢水處理技術(shù)的研發(fā)和應用提出了建議。

畜牧業(yè)是我國農業(yè)經(jīng)濟的重要組成部分，然而隨著(zhù)畜牧業(yè)機械化、規?；难杆侔l(fā)展，產(chǎn)生了嚴峻的環(huán)保問(wèn)題，其中養殖廢水是主要的污染源之一。養殖廢水是高濃度的有機廢水，含有有機物、氮、磷和懸浮物，以及重金屬、抗生素、抗生素抗性基因和病原微生物等，如果得不到合適處理，會(huì )導致周邊環(huán)境生態(tài)的改變，威脅動(dòng)物和人類(lèi)健康[1-2]。目前，養殖廢水的處理模式主要有兩種：一種是廢水深度處理（達標排放）模式，主要應用于土地配套較少的南方養殖場(chǎng)，養殖廢水經(jīng)過(guò)固液分離、厭氧/好氧處理和深度處理后，達標排放或者回收利用；另一種是資源化利用（肥料化、能源化）處理模式，主要應用于土地配套較多的北方養殖場(chǎng)，廢水經(jīng)過(guò)沉淀、厭氧發(fā)酵等無(wú)害化處理后，沼氣進(jìn)行能源化利用，沼液進(jìn)行農田資源化利用。本文對我國規模養殖企業(yè)落實(shí)推進(jìn)廢水處理的現狀、待突破的技術(shù)難題等進(jìn)行了簡(jiǎn)要的歸納，以供從事生產(chǎn)、科研、管理工作的人員參考。

1 養殖廢棄物在資源化利用與深度處理之間的徘徊

養殖業(yè)廢水處理仍然是近十年養殖行業(yè)環(huán)保最受關(guān)注、投入最大的領(lǐng)域。規?；B殖企業(yè)在處置養殖廢棄物時(shí)必須在資源化利用和深度處理之中二選一。雖然近幾年一直倡導和鼓勵種養結合、廢棄物資源化利用，但由于種種原因，養殖廢水深度處理、達標排放或零排放仍然是許多養殖企業(yè)求生存所必需的。

環(huán)保問(wèn)題的解決與資源化利用是不完全等同的概念，對于企業(yè)來(lái)說(shuō)，解決環(huán)保問(wèn)題至少首先要獲得環(huán)評許可，然后按照環(huán)評要求采取措施處置廢棄物并達到要求；而合法合規、經(jīng)濟有效的資源化利用，不是口頭上“變廢為寶”那么簡(jiǎn)單，首先需要在經(jīng)濟有效的半徑范圍內擁有足夠的土地資源配套（符合就地就近利用原則），更重要的是要“變寶”，即通過(guò)收獲物實(shí)現產(chǎn)業(yè)鏈后端的價(jià)值增加，如果收獲物只是理論上的產(chǎn)量，而沒(méi)有實(shí)現自身的利用或沒(méi)有轉變?yōu)槭袌?chǎng)價(jià)值，那資源化的可研報告會(huì )失真；資源化利用還要站在環(huán)保角度防止二次污染（包括對水、土、氣）。當前我國養殖業(yè)廢棄物資源化利用推進(jìn)難，還與以下因素有關(guān)：一是養殖業(yè)環(huán)評導則缺失，相關(guān)標準眾多，環(huán)評報告通常套用多個(gè)條文規章，各地執行資源化利用的標準不一，如多數地方要求養殖廢水資源化利用前先要滿(mǎn)足《農田灌溉水質(zhì)標準》（GB 5084―2005）等；二是由于歷史原因，許多規?；B殖場(chǎng)周邊已不再擁有足夠的配套土地資源。

2 熱點(diǎn)污染物的研究

養殖廢水處理，除了針對現行環(huán)保要求的指標[如化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷（TP）等]之外，近幾年研究和實(shí)踐表明，有必要進(jìn)一步關(guān)注以下污染物：耐藥菌和耐藥基因（ARGs）、鹽分（鹽度）、總氮（TN），以及廢水處理過(guò)程中所產(chǎn)生的污泥。污泥是水處理過(guò)程中的正常產(chǎn)物，由于清糞模式的改變以及后端出水標準要求的提升，污泥產(chǎn)量普遍增多；污泥的處理難點(diǎn)在于其含水率高。許多研究表明，現行的水處理工藝，其末端出水盡管化學(xué)指標達標，但仍然存在耐藥菌和耐藥基因的環(huán)境風(fēng)險。鹽分的積累會(huì )對土壤、農作物產(chǎn)生危害，因此更要在資源化利用過(guò)程中加以防范。一些地方對養殖廢水總氮的排放進(jìn)行限制，現有技術(shù)水平下會(huì )大幅增加水處理的成本，顯著(zhù)加重企業(yè)的負擔。

3 重要技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與突破

目前使用較普遍的養殖廢水處理工藝包括厭氧生物處理、好氧生物處理、自然處理和深度處理技術(shù)，研發(fā)中的微藻、膜分離等處理技術(shù)，以及與后端水處理相關(guān)的養殖場(chǎng)清糞工藝等，已在本專(zhuān)刊的其他文章中專(zhuān)題闡述。本文僅針對厭氧氨氧化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化作扼要說(shuō)明。

3.1 厭氧氨氧化技術(shù)

厭氧氨氧化技術(shù)是一種新型的厭氧生物處理技術(shù)，是在厭氧環(huán)境下厭氧氨氧化菌直接將氨氮和亞硝酸鹽轉化成氮氣的過(guò)程。厭氧氨氧化技術(shù)的關(guān)鍵菌是厭氧氨氧化菌，其可以在厭氧條件下，通過(guò)生物化學(xué)反應，將養殖廢水中的氨氮轉化為氮氣，實(shí)現對氨氮的去除。因此，厭氧氨氧化技術(shù)是一種厭氧生物處理技術(shù)，也屬于同步硝化反硝化技術(shù)類(lèi)型。由于厭氧氨氧化菌生長(cháng)緩慢，影響因素較多，因此，在生產(chǎn)中常使用固定床、活性污泥床和膜生物反應器等，增加厭氧氨氧化菌的截留量，并與其他處理技術(shù)結合，提高廢水處理效率和穩定性。厭氧氨氧化技術(shù)具有高效、經(jīng)濟等優(yōu)點(diǎn)，在養殖廢水脫氮方向具有較大的應用前景，但存在啟動(dòng)時(shí)間長(cháng)、干擾因素多等問(wèn)題，需要進(jìn)一步解決。在野外工作條件下，厭氧氨氧化技術(shù)條件的摸索和調控能力還需要進(jìn)一步突破。

3.2 短程硝化反硝化技術(shù)

缺氧好氧工藝（Anoxi/oxic，A/O）主要通過(guò)設置缺氧池和好氧池分別實(shí)現反硝化（NH+4→NO2→NO3）和硝化反應（NO3→NO2→N2），實(shí)現對廢水氨氮的去除。但研究表明傳統硝化反硝化過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生亞硝態(tài)氮的累積現象[3]。為此，提出了短程硝化反硝化的理論，通過(guò)促進(jìn)氨氧化菌（亞硝酸菌）生長(cháng)，抑制亞硝酸氧化菌（硝酸菌）的生長(cháng)，從而實(shí)現短程硝化反硝化的進(jìn)程（NH+4→NO2→N2）。氨氧化菌的生長(cháng)周期短于亞硝酸氧化菌，其中泥齡、溫度、pH 和溶解氧等是影響氨氧化菌和亞硝酸氧化菌的主要因素。溫度大于28 ℃時(shí)利于氨氧化細菌生長(cháng)，抑制亞硝酸氧化菌的生長(cháng)；pH 在 8.0 附近也利于氨氧化菌積累；氨氧化細菌對低濃度溶解氧的親和力大于亞硝酸氧化菌[4-6]。理論上短程硝化反硝化縮短了反應時(shí)間，節約了氧氣和碳源供應量，同時(shí)降低了污泥產(chǎn)量[7]。但在水處理設施運行過(guò)程中由于需要增加污泥排出，以降低泥齡，因而每日會(huì )產(chǎn)生大量的污泥。此外，由于影響因素較多，其穩定性也需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

3.3 同步硝化反硝化技術(shù)

同步硝化反硝化技術(shù)通過(guò)控制生物池中溶解氧、pH 和溫度等參數，從而實(shí)現硝化反應和反硝化反應同時(shí)進(jìn)行，提高工藝對廢水的處理效率[8]。同步硝化反硝化機理包括宏觀(guān)環(huán)境理論、微觀(guān)環(huán)境理論和微生物學(xué)理論[9]。宏觀(guān)環(huán)境理論指控制反應器溶解氧的濃度和均勻度，創(chuàng )造硝化菌和反硝化菌都適宜生長(cháng)的環(huán)境，使硝化和反硝化進(jìn)程同步進(jìn)行[10]。微觀(guān)環(huán)境理論指控制溶解氧濃度、活性污泥顆粒大小和生物膜厚度等參數，在活性污泥顆粒和生物膜表面和內層形成溶解氧梯度，表面好氧發(fā)生硝化反應，內層缺氧發(fā)生反硝化反應。微生物學(xué)理論指能同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化的微生物的利用。研究表明環(huán)境中存在好氧反硝化菌和厭氧硝化菌，如厭氧氨氧化菌可直接把氨氮轉化成氮氣[11]。

除上述技術(shù)之外，廢水處理過(guò)程高效微生物的研發(fā)與應用、厭氧過(guò)程產(chǎn)物抑制的控制、發(fā)酵過(guò)程條件的優(yōu)化與自動(dòng)化調控、破解磷結晶造成廢水處理系統管道堵塞、防控廢水處理過(guò)程臭氣滋生、擴散以及防滲等技術(shù)的突破將有助于風(fēng)險控制和降本增效。

4 小結與展望

養殖場(chǎng)廢水處理技術(shù)包括好氧生物處理、厭氧生物處理、深度處理和自然處理等類(lèi)型，其中A/O、上流式 厭 氧污泥床（UASB）、升流式固體厭氧反應器（USR）、沼氣池、氧化塘、化學(xué)氧化和混凝等工藝技術(shù)均比較成熟，并得到廣泛應用。每種處理方法都有其自身的優(yōu)勢和限制，可以根據養殖場(chǎng)廢水特征以及當地政策等情況，選擇不同的技術(shù)組合，如廢水排放標準較高的養殖場(chǎng)可以選擇厭氧+好氧+深度處理的技術(shù)組合，配套足夠土地的養殖場(chǎng)可以?xún)?yōu)先選擇厭氧處理技術(shù)對廢水進(jìn)行無(wú)害化處理。此外，短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厭氧氨氧化、微藻處理及膜分離等一些新型的處理技術(shù)具有較高的應用前景，但其處理參數及穩定參數需要進(jìn)一步的研究?jì)?yōu)化或戶(hù)外工程應用。

隨著(zhù)環(huán)保力度的加大，人們對養殖廢水處理技術(shù)的研究和應用提出了更高的要求。研發(fā)新型廢水處理技術(shù)仍是未來(lái)的研究重點(diǎn)，特別是對高效穩定、成本低廉的廢水處理技術(shù)有強烈的市場(chǎng)需求；對現有廢水處理技術(shù)的改進(jìn)也是未來(lái)一段時(shí)間內的研究重點(diǎn)，如好氧或厭氧生物處理技術(shù)中功能微生物的開(kāi)發(fā)、膜分離技術(shù)中高效、耐用膜的研發(fā)；同時(shí)，養殖廢水資源化和能源化是重要的研究方向，如養殖廢水資源化過(guò)程中的安全性評估、沼氣生物能和生物柴油等能源化利用技術(shù)研發(fā)，這對于養殖廢水的安全處理及利用有重要參考意義。