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养殖场废水水质检测氨氮含量过高如何解决

三方检测单位 2017-11-09

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养殖场废水因含大量畜禽粪便、未消化饲料及尿液,氨氮含量常超标,若直接排放会引发水体富营养化、破坏水生生态,还会因环保法规要求面临整改压力。解决氨氮超标问题需结合废水特性,从源头减量、过程处理到末端强化多环节入手,既要兼顾处理效果,也要考虑养殖场的运营成本与可行性。

饲料优化与养殖管理减氨氮

养殖场氨氮的主要来源是畜禽对饲料蛋白质的不完全消化,未被吸收的蛋白质随粪便排出后分解产生氨。因此,从源头减少蛋白质浪费是降低氨氮的关键。可采用低蛋白高氨基酸平衡饲料,通过补充限制性氨基酸(如赖氨酸、蛋氨酸),在不影响畜禽生长的前提下降低饲料总蛋白含量,减少未消化蛋白质的排泄量。

此外,添加饲料添加剂也是有效手段。比如益生菌(如芽孢杆菌、乳酸菌)可调节畜禽肠道菌群,提高蛋白质消化率;蛋白酶、脲酶抑制剂能抑制蛋白质分解酶活性,减少肠道内氨的产生。某猪场试验显示,添加0.1%芽孢杆菌后,粪便中氨氮排放减少了25%~30%。

养殖管理上,需控制合理的饲养密度,避免因密度过大导致畜禽应激,降低消化功能进而增加氨氮排泄;同时要及时清理圈舍粪便,避免粪便与尿液长期接触,减少厌氧分解产生的氨氮积累。比如采用干清粪工艺,比水冲粪工艺能减少60%以上的氨氮进入废水。

固液分离预处理去除悬浮态氨氮

养殖场废水含大量悬浮固体(如粪便颗粒、饲料残渣),这些悬浮物表面吸附或包裹着部分氨氮,若直接进入生化处理系统,会增加微生物的有机负荷,影响脱氮效果。固液分离是预处理的核心步骤,能有效去除60%~80%的悬浮固体,同时减少20%~35%的氨氮含量。

常用的固液分离设备有螺旋挤压式分离机和斜筛式分离机。螺旋挤压机通过螺旋叶片的挤压作用,将固体与液体分离,分离后的固体含水率约60%~70%,可直接用于堆肥或沼气发酵;斜筛式分离机利用筛网拦截悬浮物,适合处理含大量粗纤维的废水,比如鸡场、牛场废水,分离效率可达75%以上。

需注意的是,固液分离设备的选择要结合废水水质,比如猪废水悬浮物较细,宜用螺旋挤压机;鸡废水含较多羽毛、稻壳,斜筛式更适用。分离后的液体应及时进入后续处理,避免悬浮物再次沉淀分解产生氨氮。

厌氧处理分解有机氮并降低后续负荷

养殖场废水COD浓度高(常达5000~20000mg/L),直接进入好氧处理会因能耗过高不经济。厌氧处理可在无氧环境下,通过厌氧菌将有机氮分解为氨氮,同时降解80%以上的COD,既减少后续好氧处理的能耗,又能产生沼气(甲烷含量约60%~70%)用于发电或供热,实现资源回收。

常用的厌氧工艺有升流式厌氧污泥床(UASB)和内循环厌氧反应器(IC)。UASB适合处理中低浓度废水(COD<10000mg/L),通过污泥床中的厌氧菌降解有机物,启动周期约2~3个月;IC反应器通过内循环提升传质效率,处理负荷是UASB的2~3倍,适合高浓度废水(COD>15000mg/L),比如奶牛场废水。

需注意的是,厌氧处理会将有机氮转化为氨氮,因此厌氧出水的氨氮浓度可能比原水高,但COD的大幅降低为后续好氧生物脱氮创造了条件——好氧菌需要利用有机物作为碳源进行反硝化,若COD过高会抑制硝化菌活性,厌氧处理刚好平衡了这一点。

好氧生物脱氮实现氨氮达标

生物脱氮是处理养殖场废水氨氮的核心工艺,通过硝化菌(好氧)将氨氮氧化为硝酸盐,再通过反硝化菌(缺氧)将硝酸盐还原为氮气,最终实现氨氮的去除。该工艺成本低、无二次污染,适合大规模废水处理。

AO工艺(厌氧-好氧)是最常用的组合工艺:厌氧段为反硝化菌提供碳源,将硝酸盐转化为氮气;好氧段通过硝化菌氧化氨氮。某猪场采用AO工艺处理废水,氨氮去除率达85%以上,出水氨氮浓度从200mg/L降至30mg/L以下。SBR工艺则通过时间序列实现厌氧、好氧交替,适合小型养殖场(日处理量<50m³),占地面积小,操作灵活,氨氮去除率可达90%。

膜生物反应器(MBR)结合了生物处理与膜分离技术,通过膜拦截污泥,提高反应器内微生物浓度(MLSS可达8000~12000mg/L),强化硝化反应,氨氮去除率可达95%以上,但膜易污染,需定期清洗,运营成本较高。

运行中需注意控制好氧段的溶解氧(DO)浓度:硝化菌需要DO>2mg/L才能活性最佳,若DO不足,氨氮氧化不完全;反硝化段需控制DO<0.5mg/L,避免反硝化菌因好氧而停止工作。同时,要保证碳氮比(C/N)≥4:1,若碳源不足(比如厌氧出水COD过低),需添加甲醇、乙酸钠等外加碳源,提高反硝化效率。

物化辅助工艺应对高浓度氨氮

若生物处理后氨氮仍未达标,或废水氨氮浓度极高(>500mg/L),可采用物化工艺强化去除。化学沉淀法(MAP法)是常用手段:向废水中加入镁盐(如氯化镁)和磷酸盐(如磷酸钠),与氨氮反应生成难溶的磷酸铵镁(MgNH₄PO₄·6H₂O)沉淀,氨氮去除率可达90%以上。该方法适合处理高浓度氨氮废水,但药剂成本较高,沉淀后的污泥可作为缓释肥利用。

折点加氯法通过投加氯气或次氯酸钠,将氨氮氧化为氮气:当氯投加量达到“折点”时,氨氮全部转化为氮气,无残留。该方法反应快、效果好,但会产生氯代有机物(如三氯甲烷),需后续处理,且药剂成本高,适合应急处理(如突击达标)。

吸附法利用沸石、活性炭等吸附剂吸附氨氮,沸石对氨氮的吸附容量可达10~20mg/g,吸附饱和后可通过再生(如用氯化钠溶液浸泡)重复使用。该方法适合低浓度氨氮废水的深度处理,比如MBR出水的抛光处理,氨氮可从20mg/L降至5mg/L以下。

资源化利用降低氨氮排放压力

养殖场废水的氨氮本质是氮素资源,若能合理资源化利用,可减少末端处理压力。沼液还田是最常见的方式:厌氧发酵产生的沼液含丰富的氮、磷、钾(氨氮含量约100~300mg/L),通过管道输送到农田、果园,作为有机肥施用,既替代化肥,又避免氨氮进入水体。需注意的是,沼液还田需符合《农田灌溉水质标准》,且根据作物需氮量控制施用量,避免过量施用导致土壤氮素积累。

水生植物净化也是一种资源化途径:在废水处理末端建设人工湿地,种植芦苇、水葫芦、菖蒲等水生植物,通过植物吸收、微生物降解去除氨氮。水葫芦对氨氮的吸收能力可达10g/(m²·d),人工湿地的氨氮去除率约60%~80%,同时植物可作为饲料或沼气原料。某鸭场采用人工湿地处理废水,出水氨氮从50mg/L降至15mg/L,湿地植物每年还能为鸭场提供20吨饲料。

微生物制剂的应用也能强化资源化:向废水中添加硝化细菌、反硝化细菌等微生物制剂,加快氨氮的转化,同时这些微生物死亡后可作为微生物肥料。比如某奶牛场在沼液中添加复合微生物制剂,氨氮去除率提高了20%,沼液肥效也得到提升。

运行管理保障处理效果稳定

即使采用了完善的处理工艺,若运行管理不当,氨氮仍可能超标。需定期监控关键参数:好氧段DO浓度应保持在2~4mg/L,pH值控制在7.0~8.5(硝化菌最适pH为7.5~8.0),污泥浓度(MLSS)维持在3000~5000mg/L;厌氧段的温度应保持在30~35℃(中温厌氧),若温度低于15℃,厌氧菌活性会下降,COD去除率降低,导致后续好氧段氨氮负荷增加。

菌种维护是关键:硝化菌生长缓慢(世代周期约10~20小时),若系统受到冲击(如pH骤降、有毒物质进入),硝化菌易死亡,需及时补充硝化菌剂或接种活性污泥。反硝化菌则需要充足的碳源,若厌氧段COD不足,需添加乙酸钠、葡萄糖等碳源,保证C/N比≥4:1。

此外,需定期清理设备:固液分离机的筛网要每周清洗一次,避免堵塞;MBR的膜组件要每月进行化学清洗(用次氯酸钠或柠檬酸),防止膜污染;厌氧反应器的污泥要每半年排泥一次,避免污泥龄过长导致厌氧菌活性下降。某猪场因未定期清理固液分离机,导致悬浮物进入AO工艺,污泥膨胀,氨氮去除率从90%降至50%,清理后才恢复正常。

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