猪场废水的预处理及厌氧氨氧化脱氮研究

发布时间：2020-10-14 05:46

　　 含氮化合物是引起水体富营养化的主要物质,由于猪场废水中含有大量的含氮化合物,氮的去除已经成为国内关注的焦点。厌氧氨氧化(Anammox)工艺由于具有高效的脱氮能力且处理成本,成为国内外研究的热点。由于猪场废水中含有大量的有机物和悬浮物,限制了该工艺对猪场废水进行脱氮。本论文首先研究了化学絮凝剂和厌氧消化过程对猪场废水的预处理去除SS和有机物的效果;其次研究了猪场废水中的有机物对Anammox过程的影响;最后研究了利用亚硝化-Anammox一体化工艺处理猪场废水的可行性。(1)探究了猪场废水的预处理技术。首先研究了常见的絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)和聚合硫酸铁(PFS)对猪场废水的预处理效果;当PFS达到1000mg/L时候,猪场废水中的SS和SCOD的去除效率分别达到69.7%和30.2%;当添加750mg/L的PFS和80mL的PAM时,SS和SCOD的去除效率为87.1%和31.5%说明PFS和PAM对猪场废水中的SS和有机物的去除效率较好,但是所需剂量较大成本较高。厌氧消化过程能够有效的分离猪场废水中的SS和SCOD,经过19天的厌氧消化,其厌氧消化组,添加PFS的厌氧消化组以及添加铁离子的厌氧消化组中的SS去除效率分别是52.4%,62.1%和70.0%;SCOD去除效率50.3%,56.7%和60.3%;这表明厌氧消化过程能有效的去除中猪场废水中的有机物和悬浮物,通过添加絮凝剂和铁离子能分别提高厌氧消化过程中有机物和SS的去除。(2)探究了猪场废水中有机物对厌氧氨氧化工艺影响。由于猪场废水中的有机物主要是以被生物难以利用的惰性有机部分;在第二阶段,猪场废水中的有机物以惰性有机物为主,氨氮和总氮的平均去除率分别是77.2%和71.6%,Anammox细菌的活性受到的一定的抑制作用,但Anammox系统还是可以稳定脱氮;该实验结果也说明猪场废水中的惰性有机物对Anammox工艺的影响程度有限;在第三阶段,在猪场废水中添加乙酸钠,第132天的时候氨氮和总氮的去除效率降低到47.7%和48.8%,表明Anammox过程逐渐被恶化。高通量测序结果分析了Anammox工艺处理猪场废水中菌群的尤其是功能微生物的丰度的变化,Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia是两种Anammox过程的功能细菌;猪场废水中存在不足的生物易降解有机物的时候,Anammox细菌的菌群丰度从第104天的5%在第131天下降到1.41%,与此同时反硝化细菌Thaurea从第28天的0.07%增加到第104天的1.91%,在131天继续提高到4.77%;实验结果证明当猪场废水中含有有限的可生物利用的碳源的条件下,Anammox工艺可以处理猪场废水。(3)探究了亚硝化-Anammox一体化(PN/A)工艺处理猪场废水的可行性。本章首先研究了低浓度溶解氧(0-0.2 mg/L)和间歇曝气的方式启动PN/A反应器,第68天的亚硝酸盐和硝酸盐产量转化效率(η)(28%)值在第124天降低至13%,说明PN/A反应器启动成功;然后利用PN/A工艺处理猪场废水,实验过程中逐渐提高猪场废水的稀释比例作为PN/A过程的进水,相应的化学需氧量(COD)与氨的比率(COD/N)逐渐增加到0.8,1.33和1.67,氨氮和总氮去除效率分别高于90%和70%,说明PN/A反应器保持良好的脱氮性能。且COD去除值(COD_(去除))与氨(COD_(去除)/N)的比率在0.1和0.3之间,这表明进水中具有较高COD/N比的条件下,PN/A系统仍然可以保持良好的脱氮性能,只要保持较低COD_(去除)/N比值。通过16S-rDNA技术,Candidatus Brocadiacese的丰度从第125天的8.61%降至第173天的约4.56%,并保持稳定的比例(第235天为3.41%)。我们的研究提供了PN/A处理猪场废水的启动策略。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X713
【部分图文】：

功处理厌氧污泥消化沼液的规模化应用。据统计全世界一共有在建的和 8 个处于设计阶段的[26]；具体分布见下列图；但是成功用 Anammox 技术处理猪场废水的应用。可能是两个原因水中可生物降解的有机底物不足以支持完全异养反硝化，但可和其他异养细菌的大量生长。反硝化细菌和其他异养细菌的生x 细菌 100 倍左右，不可避免地会减少 Anammox 菌的丰度甚x 菌全部消失[27]。猪场废水中含有大量有机物，包括悬浮固体生物降解的有机化合物。这种有机物质会影响厌氧氨氧化酶机物质在预处理过程中被去除。有机物的存在会促进异养微繁殖，一方面来说通过反硝化作用可以促进总氮的去除效率量过高便会威胁 Anammox 菌的生长，使得系统的崩溃。另外ox 的细菌世代周期较长（11-13d）、且细胞产率低、对水质场废水厌氧消化液成分十分复杂，不仅含有大量腐殖质，还含等[28]。这些因素致使 Anammox 很容易被淘汰出去，从而使得统崩溃。

(mg/L) (mg/L) (min)1 500 -- 52 750 -- 53 1000 -- 54 1500 -- 55 750 20 56 750 40 57 750 60 58 750 80 5猪场废水 PFS 氯化铁 厌氧污泥(mg/L) (mg/L) (VSS g/L)1 -- -- 32 300 -- 33 -- 300 34 300 300 3

2.3.2 厌氧消化过程处理猪场废水的运行性能2.3.2.1 厌氧消化过程中有机物和悬浮物的降解猪场废水首先会通过格栅过滤其中的悬浮大颗粒物体，如一些饲料或者猪粪残渣等，其次会通过离心机进行固液分离，但是猪场废水通过离心机后悬浮物的分离并不彻底，里面还是会残留很多粒径较小的悬浮物；一般来说这部分悬浮物需要絮凝剂进行固液分离，由上面的实验结果表明，聚合硫酸铁的市场价格在1.5 元/kg，每立方猪场废水需要 1.5～2 元,这个成本还是挺高的对于养猪行业整体利润较低的情况下。厌氧消化过程一方面可以利用微生物的絮凝作用降低猪场废水中的 SS,一方面也可以利用微生物的分解代谢作用将部分 SS 降解，因为挥发性固体的比例约为 54％，因此 SS 能够被厌氧降解，从而也会降低 SS 的浓度。本实验中为了评估 PFS 和铁离子对厌氧消化过程中 SS 的分离效果，一方面添加PFS 增强厌氧消化的絮凝作用，一方面添加铁离子增强微生物的代谢作用，以及在厌氧消化体系中共同添加 PFS 和铁离子。
【参考文献】

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本文编号：2840275