養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液為碳源處理養(yǎng)殖水氮素的研究.pdf

1、水產(chǎn)養(yǎng)殖固體廢棄物主要來(lái)源于養(yǎng)殖系統(tǒng)中的殘餌、糞便以及養(yǎng)殖對(duì)象的代謝物。這些物質(zhì)中均含有大量可被生物降解的物質(zhì)，通過(guò)厭氧消化技術(shù)可將其水解酸化，產(chǎn)生能被反硝化細(xì)菌利用的有機(jī)物，作為養(yǎng)殖廢水反硝化處理過(guò)程中所需要的碳源，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖固體廢棄物的資源化再利用。但是，養(yǎng)殖固體廢棄物在水解產(chǎn)生有機(jī)物過(guò)程中也伴隨著大量氨氮的產(chǎn)生，所以如何實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖固體廢棄物的合理資源化利用以及達(dá)到硝酸鹽氮和氨氮的同步去除效果，成為近年許多學(xué)者關(guān)注和研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

2、r>　　本研究結(jié)合同步硝化反硝化（Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND）系統(tǒng)，研究了以養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液為碳源處理循環(huán)水養(yǎng)殖廢水時(shí)影響脫氮效果的因素以及處理效果，為養(yǎng)殖固體廢棄物的合理，有效資源化利用以及循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)污染零排放的健康養(yǎng)殖模式提供理論參考。
　　1.利用水產(chǎn)養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液為碳源處理養(yǎng)殖用水無(wú)機(jī)氮效果的研究
　　對(duì)不同固液配比下養(yǎng)殖固體廢棄

3、物發(fā)酵液做碳源的同步硝化反硝化效果進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，養(yǎng)殖固體廢棄物和養(yǎng)殖廢水分別以A組1:4，總固體懸浮物（Total solid suspension,TSS）為3756.5±958.12mg/L，C/N=12.33；B組1:3，TSS為5109.0±1127.12 mg/L，C/N=10.49和C組1:2.5，TSS為5828.5±2008.8mg/L，C/N=6.63的固液配比在35℃、180 r/min的恒溫?fù)u床（Inn

4、ova43R，艾本德，德國(guó)）中進(jìn)行厭氧發(fā)酵24 h時(shí)，A組水解發(fā)酵更充分，發(fā)酵液中溶解性化學(xué)需氧量（Soluble chemical oxygen demand,SCOD）的含量最高，均值為639.93±128.52 mg/L，比B組、C組固液配比下SCOD含量增加了11.6％和42.5%。同時(shí)，在歷時(shí)35 d的同步脫氮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，A、B、C三組NO3--N的平均去除率分別為58.8±28.1%、44.8±28.6%和29.4±19.

5、3%，其最大去除率則分別為98.1±3.4%、97.3±2.1%以及76.2±2.6%；總氨氮(Total ammonia nitrogen, TAN)去除率平均值為A組76.6±23.8%、B組76.0±22.8%和C組77.6±20.7%，且NO2--N沒(méi)有發(fā)生積累。從第15 d開(kāi)始，反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，A組總氮（Total nitrogen,TN）去除率達(dá)到71.2±20.3%，B組70.50±16.7%以及C組60.3±15.3%，

6、獲得了較好的脫氮效果。其中以1:4（A組），TSS為3756.5±958.12 mg/L，C/N=12.33的實(shí)驗(yàn)配比組效果最佳。
　　2.發(fā)酵時(shí)間對(duì)揮發(fā)性脂肪酸的影響以及不同C/N比下脫氮除磷效果
　　本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上，研究了不同發(fā)酵時(shí)間下，養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（Volatile fatty acids,VFA）的濃度變化，以及不同碳氮比下的同步脫氮效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在發(fā)酵溫度35℃，初始pH相同時(shí)

7、，隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)生的VFA的含量越高；在發(fā)酵第4 d時(shí)，VFA的質(zhì)量濃度達(dá)到最大，為3129.38±885.19 mg/L，第3 d時(shí)，VFA的含量達(dá)到了3032.77±197.93 mg/L，與第3 d相比，其第4 d的優(yōu)勢(shì)不明顯。從第5 d開(kāi)始，VFA的濃度并沒(méi)有隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，而是出現(xiàn)了下降。到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，VFA的含量由3129.38±885.19 mg/L下降到1825.07±152.9 mg/L。綜合各

8、方面因素考慮，認(rèn)為用1:4配比進(jìn)行養(yǎng)殖固體廢棄物的水解發(fā)酵，其最佳時(shí)間為3 d。當(dāng)反應(yīng)器溶氧（Dissolved oxygen,DO）控制在0.25~0.5 mg/L，溫度25℃左右，pH值在6.5~7.5的范圍時(shí)，6組C/N比下的脫氮除磷效果明顯，NO3--N的去除率達(dá)到70%左右。同時(shí)，隨著C/N比增加，總磷（Total phosphorus;TP）的去除率增加，當(dāng)C/N=22.32時(shí)，TP去除率達(dá)到最大，為89.2±2.7%。

9、r>　　3.以養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液為碳源時(shí)不同水力停留時(shí)間下的脫氮除磷效果
　　針對(duì)不同水力停留時(shí)間（Hydraulic retention time, HRT）對(duì)脫氮除磷效果的不同影響，本部分研究了以1:4固液配比發(fā)酵后的養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液做碳源時(shí)，不同HRT（4 h、8 h、10 h、12 h）對(duì)脫氮效果的影響，其相對(duì)應(yīng)的水交換速度分別為0.5 L/h、0.25 L/h、0.2 L/h以及0.17 L/h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用

10、序批式反應(yīng)器（Sequencing batch reactor,SBR），維持反應(yīng)器DO在0.25~0.5 mg/L，pH6.5~7.5，溫度25℃，C/N=3.09，HRT為4 h，水交換速度為0.5 L/h時(shí)，可以達(dá)到較好脫氮除磷的效果，NO3--N以及TAN的平均去除率達(dá)到85.4±6.0%和52.75±12.1%。TAN的去除效果隨HRT的延長(zhǎng)有所提高，但去除優(yōu)勢(shì)不明顯，且NO2--N在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中沒(méi)有發(fā)生積累。同時(shí)，TP的去

11、除率并沒(méi)有隨HRT的延長(zhǎng)而增加，而是在4種HRT下其去除效果相似，平均去除率均在60%以上。
　　4.三種不同碳源對(duì)養(yǎng)殖廢水的脫氮效果比較
　　本部分探討了SBR同步硝化反硝化系統(tǒng)中以養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液、葡萄糖、甲醇三種物質(zhì)分別為碳源時(shí)，其反應(yīng)系統(tǒng)中同步脫氮除磷的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，維持反應(yīng)器DO為0.25~0.5 mg/L，溫度23℃，pH值6.5~7.5時(shí)，反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行30個(gè)周期的情況下，三種不同碳源的脫氮效果為

12、甲醇＞養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液＞葡萄糖（C/N比的均值分別為7.4、6.57和7.3），且甲醇組TN的去除率僅比養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液組高10.9%，其TN去除率分別為67.9±17.4%、60.5±16.6%和31.8±13.8%。養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液組對(duì)于TP也有較好的去除效果且明顯高于甲醇組和葡萄糖組，其TP去除率分別為55.6±14.8%、19.5±9.6%和18.1±8.9%。所以以養(yǎng)殖固體廢棄物發(fā)酵液為碳源處理養(yǎng)殖廢水時(shí)，可以達(dá)到