木片土壤滲濾系統(tǒng)對養(yǎng)豬廢水處理效能及功能菌群的分析.pdf

1、采用干清糞方式收集的養(yǎng)豬廢水中仍然含有大量的有機(jī)物、氨氮、總磷、病蟲卵等有害物質(zhì)，若不經(jīng)處理直接排放，不僅會造成環(huán)境污染還會危及人類健康。本研究對現(xiàn)有的土壤滲濾系統(tǒng)（SIT）進(jìn)行工藝改進(jìn)研究，通過向土壤填料中摻雜木片的方式構(gòu)建了木片土壤滲濾系統(tǒng)（WSIT），并對該系統(tǒng)的啟動方式和運(yùn)行條件進(jìn)行對比優(yōu)化，同時采用熒光定量PCR技術(shù)對WSIT系統(tǒng)中的氮元素轉(zhuǎn)化去除的微生物學(xué)原理進(jìn)行分析。
　　在WSIT的結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗中，選取3個相同體積

2、的反應(yīng)器。1號反應(yīng)器自下而上每間隔20 cm設(shè)置一組隔板，填料中木片與土壤的比例為1∶3；2號反應(yīng)器滲濾柱中未設(shè)置隔板，填料中木片與土壤的比例為1∶3；3號反應(yīng)器未設(shè)置隔板，填料中木片與土壤的比例為1∶4。研究表明，在表面水力負(fù)荷為0.2 m3/m2?d，溫度控制為25℃的條件下，3個 WSIT均能在40天左右啟動成功并穩(wěn)定運(yùn)行，然而其對廢水中污染物的去除效果有所差異。1號 WSIT對廢水中COD、NH4+-N和TN的去除率分別為67.

3、3％、87.7%和24.7%，2號 WSIT對COD、NH4+-N和TN的去除率分別為61.0%、84.9%和35.2%，而3號WSIT對COD、NH4+-N和TN的去除率分別為68.5%、94.5%和45.0%。隔板的消除削弱了WSIT與外界交換氧氣的能力，使其內(nèi)部的氧濃度更低，產(chǎn)生更多的厭氧或缺氧區(qū)域，然而，這并沒有降低WSIT對COD和NH4+-N的去除能力，反而強(qiáng)化了其對 TN的去除作用。填料中土壤比例的增加，使得 WSIT內(nèi)部

4、微生物量隨之增加，進(jìn)而使WSIT對NH4+-N和TN的去除能力有所增強(qiáng)。表面水力負(fù)荷對WSIT對COD的去除能力影響不大，但是，其對NH4+-N和TN的去除有顯著影響。當(dāng)水力負(fù)荷提升至0.3 m3/m2?d后，WSIT對NH4+-N和TN的去除能力明顯下降，去除率為80.8%和37.9%左右。
　　WSIT填料中的木片，不僅能夠提高填料床的機(jī)械強(qiáng)度，使之能夠承受較高的表面水力負(fù)荷，還可作為緩釋碳源，為系統(tǒng)中的反硝化脫氮作用提供一定

5、量的碳源。由于干清糞養(yǎng)豬廢水中碳源嚴(yán)重不足，WSIT對TN的去除主要是通過短程硝化反硝化途徑實現(xiàn)的，進(jìn)水中的NH4+-N被氧化成NO2--N后，一部分被還原成氣態(tài)氮排出系統(tǒng)，另一部分進(jìn)一步被氧化成NO3--N并隨出水流出系統(tǒng)。
　　通過熒光定量PCR對系統(tǒng)中與氮代謝有關(guān)的微生物數(shù)量的分析表明，在WSIT中，表層的微生物含量較低，這可能是由營養(yǎng)物質(zhì)分布不均勻和高濃度的氨氮抑制所導(dǎo)致的，在濾床縱深0.2 m處，細(xì)菌的拷貝數(shù)僅有3.55

6、×107copies/μL。微生物主要聚集在濾床高度為0.4-1.0 m的區(qū)域內(nèi)，而這段區(qū)域也是廢水中污染物降解的主要區(qū)域。亞硝酸鹽還原菌和氨氧化細(xì)菌（AOB）變化規(guī)律一致，說明 WSIT對氮元素的去除主要依靠短程反硝化過程，其最大拷貝數(shù)分別為2.67×107和4.70×107copies/μL。在濾床縱深1.0-1.2 m的區(qū)域內(nèi)，營養(yǎng)物質(zhì)的匱乏成為微生物生長的限制因素，導(dǎo)致其含量迅速降低，系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌的總拷貝數(shù)為1.03×108 co