猪场废水生物硝化反硝化强化脱氮及稻田深度处理工艺研究

发布时间：2017-12-11 09:34

  本文关键词：猪场废水生物硝化反硝化强化脱氮及稻田深度处理工艺研究

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【摘要】：针对猪场养殖废水氮磷严重超标、碳氮比较低以及废水水量较大等特点,本论文通过走访调研分析典型性猪场养殖废水处理工艺及处理出水水质指标,提出了猪场废水膜生物反应器与固体碳源反硝化系统联用生物强化脱氮,以及猪场废水稻田深度处理两种工艺,在分析两种工艺用于猪场废水处理效果的同时,初步揭示了固体碳源强化生物反硝化微生物机制、微观结构变化,核算了稻田消纳猪场废水氮磷能力、施灌猪场废水水稻生长及土壤营养状态。论文主要得出以下结果:(1)调研的四家猪场生猪年存栏量在500-20000头之间,清粪方式主要以人工干清粪为主,废水处理模式均为厌氧发酵、厌氧发酵+氧化塘、厌氧发酵+序批式活性污泥法(SBR)+氧化塘,原水与沼液的氨氮与总氮浓度超过999 mg/L以及1397mg/L,溶解磷与总磷浓度超过13.9mg/L以及29.2mg/L,化学需氧量(COD)浓度超过1500mg/L,废水COD/TN普遍在1-4之间,生物脱氮困难。(2)氨氮负荷在0.048 gNH4+-N/(gVSS·d)情况下,膜生物反应器(MBR)系统氨氮与COD去除率分别超过94%与97%,出水氨氮浓度在14 mg/L以下,出水COD低于79mg/L。但出水硝态氮有较高的积累,浓度范围在30mg/L至67mg/L之间;第27天膜污染开始加重。固相反硝化试验中,聚丁二酸丁二脂(PBS)与聚已内酯(PCL)系统氮素去除率稳定在99%,但PCL系统后期下降至50%,聚β-羟基丁酸戊酸酯(PHBV)系统氮素去除率在20%至60%波动。PCL系统总有机碳(TOC)出现累积效应,容易造成水质的有机物二次污染。三种碳源表面扫描电镜(SEM)观察,微生物主要以杆菌为主,PBS表面化学官能团变化较大,反硝化成本最低。根据固体碳源表面微生物高通量测序结果,PBS表面微生物膜中反硝化菌占比相对较高,主要含有噬氢菌属与固氮弓菌属,共占比约34%,综合反硝化脱氮效果、碳源分子结构变化以及成本分析,PBS相比于PCL以及PHBV在猪场废水反硝化脱氮方面有更大的利用价值。(3)稻田田面水氨氮与总氮浓度的平均降解速率为:155 mg/(L·d·ha)与226 mg/(L·d·ha);溶解磷与总磷浓度的平均降解速率为:mg/(L·d·ha)与31mg/(L.d.ha),水稻生长后期每月可消纳猪场尾水2112t/ha。猪场尾水在稻田系统中停留时间的长短对叶绿素SPAD值、株高并无显著影响,对水稻的增产效果不太明显,千粒重呈现增加趋势,但逐渐变缓。施灌后土壤的有机质含量总体上保持稳定的趋势;停留时间为2天及4天的试验田碱解氮变化较高,停留时间继续延长对碱解氮的增长并没有显著影响;施灌后对稻田土壤速效磷并没有显著增长效果;猪场尾水对土壤中速效钾的含量影响较大。施灌猪场尾水后Ca与Fe的含量相对较稳定,Mg含量略有升高,Mn、Zn与Na的含量均有所下降。土壤中Cr与Ni的含量在施灌猪场尾水后有所增加;Cu、Cd以及As的含量均有不同程度的下降,而Pb的含量并无显著变化,所有重金属含量均低于GB15618-2008中的第二级标准值,无土壤污染危害风险。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S511;X713

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