養(yǎng)殖廢水量大且因含有大量的有機(jī)物和氮化合物等污染物使其較難處置,若處理不當(dāng)很容易造成地表水甚至地下水的污染。養(yǎng)殖廢水一直是養(yǎng)殖場面臨的棘手問題。養(yǎng)殖廢水處置過程一般包括物理、化學(xué)以及生物方法。但由于高濃度的氨氮抑制了微生物的活性,所以這些方法大都存在高耗低效不穩(wěn)定的弊端。利用混凝/絮凝等化學(xué)方法處理廢水會產(chǎn)生大量的污泥,其中可能含有重金屬等污染物,加之包括我國在內(nèi)的很多國家對養(yǎng)殖廢水處理要求比較嚴(yán)格,所以廢水在用作有機(jī)肥前需要進(jìn)一步處理。
限于技術(shù)與成本等原因,大多數(shù)畜禽養(yǎng)殖廢水處理方法對于小型養(yǎng)殖場是不現(xiàn)實(shí)的,所以對畜禽廢水進(jìn)行集中處理(好氧/厭氧/人工濕地)的相關(guān)研究受到極大關(guān)注。研究表明,這些處理工藝可以通過調(diào)節(jié)廢水的物化特性后進(jìn)行處理以減少其污染物負(fù)荷。然而這些方法仍存在一些弊端,如人工濕地中的各種水質(zhì)參數(shù)難以調(diào)整,導(dǎo)致其處理過程周期較長(幾周甚至幾個(gè)月)。
吹脫法(或曝氣-吹脫法)是畜禽廢水中氮回收的常用方法。通過向廢水加入堿(如NaOH、Ca(OH)2或CaO)提高其pH,然后經(jīng)過曝氣吹脫后分離出來的含氨空氣通過含酸的吸附裝置轉(zhuǎn)化為硫酸銨,未被吸附的含氨空氣冷凝形成氨水。當(dāng)作為預(yù)處理時(shí),吹脫會降低畜禽廢水后續(xù)處理時(shí)的氨抑制作用,降低厭氧消化后的出水中氨氮含量;作為后續(xù)處理手段時(shí),吹脫法可有效減少沼液中氨氮含量和有機(jī)污染負(fù)荷,使出水可以用作大田灌溉,從而得到更好的利用。
雖然吹脫是一種有效的廢水除氨方法,但該工藝存在如氨提塔結(jié)垢、污泥產(chǎn)量大等缺點(diǎn),此外,若溢出的氨氣未被完全吸收則會散逸至大氣,對環(huán)境造成損害。汽提塔的結(jié)垢通常是由于在填料表面形成的鹽類(如碳酸鈣)。此外,吹脫工藝的高成本可能會限制其規(guī)?;瘧?yīng)用。
吹脫前需要用化學(xué)藥劑調(diào)節(jié)廢水pH提高到9.5以上以便廢水中的銨根離子形成分子氨,而吹脫后產(chǎn)生的污泥則需要用酸調(diào)低pH以便后續(xù)處理,這些藥劑的大量使用會增加廢水處理總成本。因此,開展廢水pH與氨回收效率的相關(guān)研究有助于降低吹脫工藝的成本并提高吹脫效率。研究表明,不同類型的堿對廢水中氨的去除率影響不顯著,而加熱和曝氣率的改變可以彌補(bǔ)pH調(diào)整不到位的情況,從而降低了廢水處理成本。廢水中的氨氮濃度是影響吹脫效率的另一個(gè)重要因素。為了保證較高的濃度擴(kuò)散梯度,曝氣量需要隨著廢水氨氮濃度的升高而增加。另外,由于副產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量等因素的影響,對氨氮濃度小于2g/L的廢水進(jìn)行吹脫是不劃算的。除工藝成本外,若是存在氣密性不嚴(yán)等問題,吹脫出的氨氣很容易排放到大氣中。因此,吹脫后的氨應(yīng)盡可能吸附于填料塔中以便使其以鹽的形式存在,從而阻止氨直接釋放到環(huán)境中。
對畜禽廢水及其沼液進(jìn)行曝氣吹脫處理可將其轉(zhuǎn)化為包括硫酸銨等在內(nèi)的附加產(chǎn)物。吹脫與其他技術(shù)常見的組合系統(tǒng)包括鳥糞石沉淀以及吹脫作為厭氧消化的預(yù)處理或后處理,吹脫與微生物(如微藻)的生產(chǎn)結(jié)合則比較少見。采用鳥糞石化學(xué)沉淀聯(lián)合吹脫工藝制備硫酸銨對廢水中磷和氨的回收是目前最普遍最經(jīng)濟(jì)的畜禽廢水處理方法。廢水厭氧消化時(shí),若采用吹脫作為預(yù)處理,可以通過減少廢水氨化合物含量提高甲烷產(chǎn)率;若采用吹脫作為后處理,則可以通過降低沼液氨氮含量使其更適合用作肥料,然而該方面的應(yīng)用需要未來更多的研究支撐。