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规模化猪场废水新型生物脱氮除磷技术研究

何华燕  
【摘要】:猪场废水是典型的高浓度有机畜禽养殖废水,当前广泛应用于猪场废水处理的沼气工程(或厌氧)产生的沼液由于低C/N增加了后续处理难度,尤其是规模化猪场沼液的氮磷排放不达标问题日渐突现。猪场沼液的处理逐渐成为水污染控制及水质保护技术研究热点。本课题立足于猪场废水实验室研究成果上,开展了猪场沼液的SBBR(Sequencing Batch Biofilm Reactor)示范工程优化处理研究,主要结论有: (1)猪场沼液属于典型的低C/N(0.99)和低C/P废水(7.07)废水,以传统单一的好氧或厌氧型脱氮除磷工艺直接处理猪场沼液,如课题中的SBBR,无法获得较好的处理效果,出水难以达标排放。 (2)示范工程运行优化结果证明添加30%猪场原水补充碳源方法对沼液的优化处理在工程上是可行的。优化后的沼液的COD、NH3-N和TP的去除率分别提高至70%、83%、和68%,示范工程SBBR出水COD、NH3-N和TP平均值降低至220mg/L、53mg/L和13 mg/L (3)示范工程优化后沼液C/N和C/P分别提高到3.0和18.3,添加30%猪场原水可以从根本上改善了沼液的可生化性,促进了系统反硝化作用,最终可减少了60%的亚硝酸盐累积量,使TN去除率提高至62.8%。 由于示范工程SBBR出水TP含量偏高,仍需进一步处理,而传统生物脱氮除磷之间的相对独立达不到集成高效处理。为实现猪场废水生物脱氮除磷的有机融合,本课题通过了解国内外脱氮除磷工艺最新发展,开展了猪场废水的反硝化除磷和磷化氢释放效能实验室研究,为将来猪场废水新型脱氮除磷工艺的工程化提供基础数据。猪场废水新型脱氮除磷技术实验室研究主要结论有: (1)由于模拟沼液的C/P偏低,A2NSBR直接处理模拟猪场沼液除磷效果不佳,TP去除率只有53%,猪场沼液无法实现较好的反硝化除磷效果。 (2)提高进水COD浓度,即C/P的提高有利于A2NSBR的反硝化除磷能力,当进水浓度提高700mg/L时,A2NSBR的对模拟废水的TP去除率提高到了78%。因此,实际猪场沼液仍需调节其水质,提高C/P才能获得较好的反硝化除磷效果。 (3)猪场原水和猪场沼液的磷化氢释放量分别可达0.048mg/h和0.033mg/h,合计磷化氢产生浓度为9.6mg/m3和6.6mg/m3,比文献报道的最大值高出2-3数量级,磷化氢在猪场废水的除磷中有较大的去除潜力。 (4)通过不同浓度猪场废水的磷化氢释放量研究发现:COD和磷化氢的产量具有较好正相关性,相关系为0.88,相关方程为:y(PH3,mg)=0.02866+0.00016x (COD,mg/L); TP与磷化氢的产量也呈一定的正相关性,说明COD和TP浓度的增加能加强微生物对磷的还原作用,有利于磷化氢的产生;NO3-浓度的增加将抑制磷化氢的产生,这在一定程度上说明了磷化氢的还原受了NO3-抑制,可能是因为NO3-的还原与磷的还原在电子供体上形成了竞争关系。


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