养殖废水脱氮技术比较研究和应用

养殖废水脱氮技术比较研究和应用

章春生

杭州鼎隆环保科技有限公司

摘  要：文章旨在探讨和比较当前养殖废水脱氮技术的应用效果，为养殖业废水处理提供科学指导。本文概述了养殖废水的来源、特性及其对环境的影响，明确脱氮技术研究的必要性；深入探讨物理法、化学法、生物法以及综合法去除氮素的机制、种类及其应用领域。通过实际案例分析评估不同脱氮技术在养殖废水处理中的效果和适用性，指出各种技术的优缺点，并提出技术优化和集成的策略，为养殖废水的高效处理和资源化利用提供参考。

关键词：养殖废水；脱氮技术；环境效益；经济效益

1.引言

随着现代畜牧业的迅猛发展养殖废水的排放量不断攀升，氮污染问题日益凸显成为水环境治理的关键。水体中氮素的过量积累会引起富营养化严重破坏生态平衡对人类健康构成威胁。研究高效的养殖废水脱氮技术对于维护水环境安全、推动畜牧业的可持续发展具有重大意义。文章将对当前主要的脱氮技术进行比较研究并结合实际应用案例，探讨其技术优势与应用前景。

2. 脱氮技术原理与分类

2.1 物理脱氮技术

物理脱氮技术主要通过物理作用去除废水中的氮化合物包括吸附、膜分离等方法。吸附技术通过使用多孔性的固体吸附材料来物理吸附废水中的氮化合物，常用的吸附材料包括活性炭和沸石。这种方法的优点是操作简单处理效率高，但需要面对吸附剂再生和成本较高的问题。而膜分离技术则利用半透膜的选择透过性将氮化合物从废水中分离出来，具有能耗低和分离效率高的特点[1]。

2.2 化学脱氮技术

化学脱氮技术利用化学反应将废水中的氮化合物转化为氮气或其他易于处理的形式。氧化还原法利用强氧化剂将氨氮氧化为氮气，该方法反应速度快，脱氮效率高，但需要控制反应条件以避免副产物的生成。化学沉淀法通过向废水中加入化学试剂促使氮化合物与试剂反应生成沉淀而实现氮的去除，这种方法操作简单成本较低但可能产生大量化学污泥。

2.3 生物脱氮技术

生物脱氮技术利用微生物的代谢作用通过硝化和反硝化两个步骤来去除废水中的氮化合物。在好氧条件下硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐；而在厌氧条件下，反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气并释放到大气中。生物脱氮技术具有处理成本低、无二次污染等优点但其处理效率受环境条件的影响较大且运行周期较长。

2.4 综合脱氮技术

综合脱氮技术结合了物理、化学和生物方法的优点通过技术的使用提高脱氮效率和稳定性。物理-化学联合脱氮通常先通过物理方法如吸附或膜分离预处理，再结合化学氧化或沉淀进一步去除氮化合物；化学-生物联合脱氮则是先通过化学方法将部分氨氮转化为硝酸盐，再利用生物反硝化过程去除[2]。综合脱氮技术能够适应不同的废水特性和处理需求，提高系统的灵活性和可靠性，但运行管理相对复杂。

3. 脱氮技术的应用与案例分析

3.1 物理脱氮技术的应用案例

物理脱氮技术在实际应用中，如某养殖场废水处理项目中采用了粉末活性炭(PAC)吸附法。项目执行后废水中的氨氮含量从200 mg/L显著减少至50 mg/L以下脱除率达到了75%。PAC在实际应用中还显示出对水中其他有机污染物的去除效果，这为综合废水处理提供了新思路[3]。

3.2 化学脱氮技术的应用案例

化学脱氮技术中以某工业废水处理厂采用的次氯酸钠氧化法为例,该厂废水中含有较高浓度的氨氮，精确控制次氯酸钠的投加量，实现了氨氮的有效转化。在最佳条件下，废水中的氨氮浓度从200 mg/L显著降低至20 mg/L，脱氮效率为90%。化学氧化法在处理过程中可能产生氯代消毒副产品，需要对出水进行处理以确保水质安全。

3.3 生物脱氮技术的应用案例

某市污水处理厂采用的A/O工艺，是生物脱氮技术在污水处理领域的一个应用实例，该工艺通过好氧和缺氧环境的交替促进硝化和反硝化过程有效去除氨氮和硝酸盐。在正常操作条件下氨氮的去除率能够超过90%，并且出水的氨氮浓度能够稳定地维持在5 mg/L以下。生物脱氮技术因其对环境友好且具有高成本效益，在废水处理领域获得了普遍的认可。

3.4 综合脱氮技术的应用案例与效果评估

综合脱氮技术通过技术组合提高处理效率和稳定性。在某综合性养殖场废水处理项目中采用了物理-化学-生物联合脱氮工艺，项目利用沉淀和过滤去除悬浮物，通过化学絮凝降低氨氮浓度，通过生物处理单元完成有机物的降解和氮的去除。整个系统在运行过程中，氨氮的去除效率持续保持在95%以上，排放水质达到了国家一级排放标准。该案例展示了综合脱氮技术在实际应用中的高效性和适应性，为类似废水处理项目提供了可行的解决方案。

4. 脱氮技术的环境与经济效益分析

4.1 环境效益分析

环境效益分析显示脱氮技术在减少氮污染、改善水质和保护生态系统方面发挥着重要作用。以某城市污水处理厂采用的A/O生物脱氮工艺为例，该工艺的实施显著降低了水中的氮含量，氨氮浓度从处理前的约600 mg/L降至5 mg/L以下，有效避免了水体富营养化现象，保护了水生生物多样性。脱氮过程减少了化学药品的使用，提高了整个生态系统的健康水平。

4.2 经济效益分析

经济效益分析表明，虽然脱氮技术初期投资和运行成本相对较高，但带来的经济收益是显著的。通过脱氮技术处理后的水质改善可以减少对环境的损害赔偿和潜在的法律责任，为企业带来正面的经济效应。

5结语

本文通过深入分析养殖废水脱氮技术的原理、分类及其应用案例，明确了各种脱氮技术的环境效益和经济效益。案例分析表明综合脱氮技术在提高处理效率和稳定性方面具有明显优势，是未来废水处理的发展方向，通过优化技术集成和运行管理可以实现养殖废水的高效处理和资源化利用，为环境保护和可持续发展做出贡献。

参考文献

[1]侯登峰.生物电化学作用强化水产养殖废水脱氮的研究[D].东南大学,2022.

[2]容川,尚姣博,张媛媛,等.电解脱氮除磷技术在海产养殖废水治理中的研究[J].矿产与地质,2016,30(03):486-490.

[3]吴伟祥,养殖废水高效脱氮除磷处理与资源化利用技术.浙江省,浙江大学环境与资源学院,2008-04-13.