畜禽養(yǎng)殖廢水厭氧氨氧化脫氮處理研究.pdf

1、畜牧業(yè)已成為中國農(nóng)村經(jīng)濟中最活躍增長點和主要支柱產(chǎn)業(yè)，畜牧排放的大量廢物對周圍環(huán)境造成嚴重污染，畜牧養(yǎng)殖廢水中污染物進一步加劇了我國水資源短缺的矛盾，嚴重制約著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施。畜禽養(yǎng)殖廢水處理中碳氫化合物去除技術已相對成熟，而對氮、磷處理仍缺乏理想方法。基于新發(fā)現(xiàn)的廢水脫氮機理，尋求一條工藝可靠、運行穩(wěn)定、成本相對低的畜禽廢水脫氮處理工藝，不但對創(chuàng)新廢水處理方法有重要理論意義，而且對解決我國水體污染有著重要的應用價值。本文基于氨氧

2、化機理，探索用厭氧—亞硝化—厭氧氨氧化組合工藝處理養(yǎng)殖廢水。通過構建一套養(yǎng)殖廢水處理試驗裝置，利用模擬廢水培養(yǎng)出厭氧氨氧化污泥，利用實際養(yǎng)殖廢水進行馴化運行；著重對處理過程中亞硝化反應和厭氧氨氧化反應兩個處理單元各影響因素、處理效能進行了研究，并對亞硝化和厭氧氨氧化處理單元的微生物種群和反應機理進行了較深入探索。得出如下研究成果： 1、通過分析畜禽養(yǎng)殖廢水處理的現(xiàn)狀和發(fā)展要求，總結出了四套畜禽養(yǎng)殖廢水處理工藝流程，并確定水解酸化

3、—UASB厭氧反應—SBR亞硝化反應—UASB厭氧氨氧化反實驗工藝流程。 2、選擇適合反應器和反應條件，在較短的時間內可以培養(yǎng)出厭氧氨氧化微生物為主體的污泥，啟動成功的厭氧氨氧化反應器表現(xiàn)出較高的NO<,2>-<'->-N和NH<,4><'+>-N去除率。試驗條件下用人工模擬養(yǎng)殖廢水，以養(yǎng)殖場廢水處理厭氧污泥為種泥通過150天培養(yǎng)出成熟的厭氧氨氧化污泥；培養(yǎng)成熟的污泥在HRT為24h時處理NO<,2><'->-N和NH<,4><

4、'+>-N濃度均為490 mg/L的人工模擬養(yǎng)殖廢水、去除率均達到85％以上。 3、較低濃度有機物和溶解氧對厭氧氨氧化反應器影響不大，但有機物和溶解氧的存在導致反應器中反應類型增加，好氧氨氧化菌主要消除溶解氧的危害、反硝化反應主要消除有機物的危害，正是由于幾個反應在同一反應器中同時存在要求進水NO<,2><'->-N/NH<,4><'+>-N比值隨進水中溶解氧和有機物濃度的變化而改變。試驗條件下模擬廢水中有機物濃度為180mg/

5、L、溶解氧濃度0.5 mg/L、TN濃度為980 mg/L時要維持厭氧氨氧化最高TN去除率應保持進水NO<,2><'->-N/NH<,1><'+>-N的比值為1，45左右為宜。 4、影響亞硝化反應進行的主要因素是溶解氧、pH值、溫度，溶解氧濃度是控制亞硝化進行程度的決定性因素。實驗表明：曝氣量在0.036-0.04m<'3>/h(通過多次測定此時溶解氧濃度為0.3mg/L左右)、pH值為8、溫度為34-36℃之間反應器處于較理想

6、的亞硝化狀態(tài)。在此狀態(tài)下，進水NH<,4><'+>-N和NO<,2><'->-N濃度均為490mg/L、HRT為24小時出水N<,4><'+>-N濃度為35.7mg/L，除率為92.6％；出水N<,2><'->-N濃度為18.7mg/L，去除率為96.2％。 5、保持適合的亞硝化反應條件，通過控制反應時間可以對亞硝化反應發(fā)生程度進行控制，使亞硝化反應出水達到厭氧氨氧化微生物要求的N<,2><'->-N/NH<,4><'+>-N比

7、值。試驗中亞硝化反應器進水有機物濃度180mg/L、溶解氧濃度為0.03 mg/L亞硝化反應時間控制在34h，出水中NO<,2><'->-N/NH<,4><'+>-N比值為1.45滿足厭氧氨氧化反應的要求。 6、厭氧氨氧化反應器對養(yǎng)殖廢水TN去除效果較好，處理過程中對NO<,2><'->-N的去除效果明顯優(yōu)于對NH<,4><'+>-N的去除效果。人工模擬養(yǎng)殖廢水培養(yǎng)成熟的厭氧氨氧化污泥經(jīng)過61天的馴化培養(yǎng)可對實際養(yǎng)殖廢水進行處理

8、，并達到穩(wěn)定運行狀態(tài)。達到穩(wěn)定運行后NH<,4><'+>-N去除率為45.5％、NO<,2><'->-N去除率為95.1％、TN去除率為62.6％。 7、厭氧氨氧化反應微生物對環(huán)境條件的適應能力較差，進水中有害物質嚴重影響其生長和活性。厭氧氨氧化反應器處理實際養(yǎng)殖廢水時TN、NH<,4><'+>-N去除率均出現(xiàn)較大幅度下降，與人工模擬廢水相比NH<,4><'->-N去除率下降47％左右，NO<,2><'->-N去除率下降不明顯，

9、TN去除率下降31.8％。 8、采用亞硝化—厭氧氨氧化組合工藝進行養(yǎng)殖廢水脫氮處理時兩個工藝過程水力停留時間對TN去除效率有較大影響，亞硝化反應水力停留時間決定厭氧氨氧化能否完全進行。組合工藝亞硝化最佳水力停留時間為34小時，厭氧氨氧化反應器最佳水力停留時間為19-20小時。 9、存在一定溶解氧和有機物的養(yǎng)殖廢水進行脫氮處理時反應器的選擇必須滿足進水在反應器中處于較完整的推流狀態(tài)，這樣可在反應器中形成滿足不同微生物生長條

10、件的反應區(qū)，在反應器中加裝填料有利于生長緩慢微生物的富集，形成以某類反應為主的主反應區(qū)。試驗中發(fā)現(xiàn)在加填料的UASB反應器底部進水區(qū)好氧氨氧化微生物菌群寓集主要發(fā)生好氧氨氧化反應，進水區(qū)上部一定范圍內反硝化微生物菌群富集主要進行反硝化反應，上部處于完全缺氧和無機狀態(tài)厭氧氨氧化微生物菌群富集主要進行厭氧氨氧化反應。 10、養(yǎng)殖廢水脫氮處理中微生物種類繁多，且不同的反應區(qū)起主要作用的微生物菌群存在較大差別。通過對亞硝化反應器、厭氧氨