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(jì)中最活躍增長點(diǎn)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(yán)重污染，畜牧養(yǎng)殖廢水中污染物進(jìn)一步加劇了我國水資源短缺的矛盾，嚴(yán)重制約著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。畜禽養(yǎng)殖廢水處理中碳?xì)浠衔锶コ夹g(shù)已相對成熟，而對氮、磷處理仍缺乏理想方法?；谛掳l(fā)現(xiàn)的廢水脫氮機(jī)理，尋求一條工藝可靠、運(yùn)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(yīng)用價(jià)值。本文基于氨氧

2、化機(jī)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(gòu)建一套養(yǎng)殖廢水處理試驗(yàn)裝置，利用模擬廢水培養(yǎng)出厭氧氨氧化污泥，利用實(shí)際養(yǎng)殖廢水進(jìn)行馴化運(yùn)行；著重對處理過程中亞硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)兩個(gè)處理單元各影響因素、處理效能進(jìn)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(yīng)機(jī)理進(jìn)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(jié)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(yīng)—SBR亞硝化反應(yīng)—UASB厭氧氨氧化反實(shí)驗(yàn)工藝流程。 2、選擇適合反應(yīng)器和反應(yīng)條件，在較短的時(shí)間內(nèi)可以培養(yǎng)出厭氧氨氧化微生物為主體的污泥，啟動(dòng)成功的厭氧氨氧化反應(yīng)器表現(xiàn)出較高的NO<,2>-<'->-N和NH<,4><'+>-N去除率。試驗(yàn)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(shí)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(dá)到85％以上。 3、較低濃度有機(jī)物和溶解氧對厭氧氨氧化反應(yīng)器影響不大，但有機(jī)物和溶解氧的存在導(dǎo)致反應(yīng)器中反應(yīng)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(yīng)主要消除有機(jī)物的危害，正是由于幾個(gè)反應(yīng)在同一反應(yīng)器中同時(shí)存在要求進(jìn)水NO<,2><'->-N/NH<,4><'+>-N比值隨進(jìn)水中溶解氧和有機(jī)物濃度的變化而改變。試驗(yàn)條件下模擬廢水中有機(jī)物濃度為180mg/

5、L、溶解氧濃度0.5 mg/L、TN濃度為980 mg/L時(shí)要維持厭氧氨氧化最高TN去除率應(yīng)保持進(jìn)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(yīng)進(jìn)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(jìn)行程度的決定性因素。實(shí)驗(yàn)表明：曝氣量在0.036-0.04m<'3>/h(通過多次測定此時(shí)溶解氧濃度為0.3mg/L左右)、pH值為8、溫度為34-36℃之間反應(yīng)器處于較理想

6、的亞硝化狀態(tài)。在此狀態(tài)下，進(jìn)水NH<,4><'+>-N和NO<,2><'->-N濃度均為490mg/L、HRT為24小時(shí)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(yīng)條件，通過控制反應(yīng)時(shí)間可以對亞硝化反應(yīng)發(fā)生程度進(jìn)行控制，使亞硝化反應(yīng)出水達(dá)到厭氧氨氧化微生物要求的N<,2><'->-N/NH<,4><'+>-N比

7、值。試驗(yàn)中亞硝化反應(yīng)器進(jìn)水有機(jī)物濃度180mg/L、溶解氧濃度為0.03 mg/L亞硝化反應(yīng)時(shí)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(yīng)的要求。 6、厭氧氨氧化反應(yīng)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(shí)際養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理

8、，并達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)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(yīng)微生物對環(huán)境條件的適應(yīng)能力較差，進(jìn)水中有害物質(zhì)嚴(yán)重影響其生長和活性。厭氧氨氧化反應(yīng)器處理實(shí)際養(yǎng)殖廢水時(shí)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(jìn)行養(yǎng)殖廢水脫氮處理時(shí)兩個(gè)工藝過程水力停留時(shí)間對TN去除效率有較大影響，亞硝化反應(yīng)水力停留時(shí)間決定厭氧氨氧化能否完全進(jìn)行。組合工藝亞硝化最佳水力停留時(shí)間為34小時(shí)，厭氧氨氧化反應(yīng)器最佳水力停留時(shí)間為19-20小時(shí)。 9、存在一定溶解氧和有機(jī)物的養(yǎng)殖廢水進(jìn)行脫氮處理時(shí)反應(yīng)器的選擇必須滿足進(jìn)水在反應(yīng)器中處于較完整的推流狀態(tài)，這樣可在反應(yīng)器中形成滿足不同微生物生長條

10、件的反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)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(yīng)為主的主反應(yīng)區(qū)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在加填料的UASB反應(yīng)器底部進(jìn)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(yīng)，進(jìn)水區(qū)上部一定范圍內(nèi)反硝化微生物菌群富集主要進(jìn)行反硝化反應(yīng)，上部處于完全缺氧和無機(jī)狀態(tài)厭氧氨氧化微生物菌群富集主要進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)。 10、養(yǎng)殖廢水脫氮處理中微生物種類繁多，且不同的反應(yīng)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(yīng)器、厭氧氨