新型IC-SBBR组合工艺在猪场废水处理中的应用研究

发布时间：2020-06-12 03:17

【摘要】：规模化养殖能够极大提高生产效率和饲养转换率,降低成本,增加经济效益；随着规模化养殖迅速发展,也带来了一系列的环境新问题,特别是规模化猪场废水是一种高含氮有机废水,传统的厌氧消化处理方法不具备生物脱氮的能力,且经常引起出水C/N比例失调,增加后续脱氮难度。 本文立足于国内外规模化养殖废水生物处理研究的最新成果,提出采用新型IC-SBBR组合工艺处理猪场废水,详细研究该组合工艺处理猪场废水的启动特性和系统稳定运行条件优化,并考察了工艺工程化应用的可行性,充分利用两者的组合优势促进猪场废水高效脱碳除氮。 实验室试验结果表明,通过接种部分厌氧污泥,IOC反应器通过62d培养驯化,容积负荷提升至6 kgCOD/(m3·d), COD去除率达到81.5%,颗粒污泥粒径增大,但由于厌氧环境下将废水中少量有机氮转化为无机氮,IOC反应器出现了出水NH4+-N浓度高于进水NH4+-N浓度情况。将城市污水处理厂氧化沟的活性污泥作为SBBR启动菌种来源,经过24d的培养驯化,SBBR的COD、NH4+-N和TP的去除率分别可以达到85%、90%和87%以上,并可以稳定运行,确定了SBBR合适运行工况为进水0.25h、厌氧3h、好氧7h、沉淀0.5h、排水0.25h、闲置1h,排泥时间7d。 实验室研究过程中,工艺对猪场废水中COD、NH4+-N具有较高的处理能力,但总氮平均去除率仅有28.5%；本文通过增加SBBR缺氧-好氧交替频次和添加30%猪场原水两种方式,提升工艺的COD、NH4+-N特别是TN去除效果,增加SBBR缺氧-好氧交替频次可以使TN去除率提升到78.6%。添加30%原水可以使TN去除率提升到50%以上；而由于减少了硝态氮对除磷的干扰,TP去除率也可达到80%以上,处理系统的稳定性得到增强。 同时,本文还探讨了同步厌氧氨氧化产甲烷反硝化在IOC-SBBR工艺中实现的可能性,实验室研究结果表明工艺启动完成后,厌氧氨氧化活性为4.12 mgNH4+-N/(gVSS·h))或者6.65 mgNO2--N/(gVSS·h);厌氧活性污泥呈红褐色,颗粒呈不规则的椭圆球状,污泥中的细菌有许多为不规则的短杆小球状细菌,属于厌氧氨氧化菌的典型特证；IOC反应器中亚硝氮的去除效果一直高于氨氮的去除效果,NO2--N/NH4+-N去除的比率约为1.44,大于1.32的厌氧氨氧化理论值,说明IOC反应器N02--N和N03--N的去除,除了占主导地位的厌氧氨氧化反应外,通过反硝化作用也实现了部分硝态氮的去除。 本文在实验室研究基础上,进一步对本工艺工程化的应用进行了研究,示范工程研究结果表明：通过在SBBR反应器中添加30%猪场原水增强厌氧消化液的可生化性,COD、NH4+-N和TP的去除效果得到明显提升；去除率分别提高38.9%、12.15%和7.2%；在IOC-SBBR工艺之后辅助人工湿地进一步脱氮除磷,组合工艺对高含氮猪场有机废水处理效果明显,经过16个月稳定运行,组合工艺的平均去除率：COD 96.5%,NH4+-N 89%,SS 96.2%,TP 86%；工艺出水水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596-2001)要求,折合吨废水处理费用为1.27元,工艺实现了良好的生态和社会效益。
【图文】：

图11厌氧氨氧化工艺氮的可能转移机理、Fzg.1.1MeCI泊动smof动trog即tr田飞sfermanaerobie田飞刀moru坎mo粗妇Uon图中HZO表示联氨氧化还原酶;、1、很为亚硝酸盐还原酶;HH表示联氨水解酶。、NOZ一N是ANAMM0x不可缺少的反应基质之一，但是一般来说，普通废水原水中只含有N践气N，要使ANAMMOx工艺运行，，必须先将大约55%的N场气N氧化为NOZ一N，因此需要在厌氧氨氧化工艺前置一个亚硝化工艺，组合成亚硝化一厌氧氨氧化联合工艺[70】。亚硝化一厌氧氨氧化联合工艺是当前高浓度含氮废水处理研究的新热点，该联合工艺特别适合应用于一些低C加比的废水生物脱氮(如垃圾渗滤液，消化污泥脱水液)。目前国内外对ANAMMox工艺的研究比较多【7’】，但亚硝化反应中NH4气N转化为NOZ刊情况直接影响着ANAMMOX的处理效果，是整个联合工艺有效运行的关键因素。游离氨对氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的选择性抑制作用在实现亚硝化一厌氧氨氧化联合工艺发挥着积极作用[70]。Ahthonisen[72]研究发现游离氨(队)会抑制氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的活性但亚硝酸氧化菌比氨氧化菌对抑

硝酸盐作为电子受体，完成过量吸磷和硝酸氮还原成氮气过程相统一，DPB能将反硝化脱氮和生物除磷这两个传统理论认为彼此独立的反应过程可以实现统一结合f8’一86]。从图1.2可以看出传统除磷与反硝化除磷代谢模型对比[87〕，反硝化聚磷可节省曝气量，减少剩余污泥产生量，节省投资和运行费用[88一92]。除磷.卜一一一一一一一一一一一一勺除磷脱氮脱氮需需 CODDD需需 CODDD厌氧段(释磷)好氧段(聚磷)缺城段(反石肖化)厌氧段(释磷)缺氧段(反石肖化聚磷)图1.2传统除磷(左)和反硝化除磷(右)对比 F19.1.2ComParisonoftraditionalanddenitrifyingPhosPhorusremoval反硝化除磷脱氮理论的提出，解决了传统除磷脱氮工艺自身无法解决的矛盾，提高污水处理系统除磷脱氮能力，改变了传统污水处理工艺‘。以能耗能，’这一事实，还可以实现减少污泥产量和运行费用193]。一些利用反硝化除磷现象开发而来的工艺已经取得了很大进展，如Bortone等提出的DEPHANOx工艺[94]，在
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703

【引证文献】

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本文编号：2708928