分步進(jìn)水序批式反應(yīng)器處理豬場(chǎng)廢水工藝研究.pdf

1、隨著我國(guó)畜禽養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，削減規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物污染負(fù)荷已經(jīng)成遏制農(nóng)業(yè)面源污染的關(guān)鍵。碳氮比例失調(diào)是養(yǎng)殖廢水生物處理的主要限制因子。分步進(jìn)水序批式反應(yīng)器(SFSBR)是一種依靠多步缺氧進(jìn)水補(bǔ)充反硝化碳源的生物脫氮強(qiáng)化工藝。為促進(jìn)SFSBR工藝在畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水處理中的應(yīng)用和發(fā)展，本研究圍繞SFSBR生物脫氮問(wèn)題，以豬場(chǎng)廢水為處理對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，從污染物變化、污泥性狀和氧化還原電位(ORP)、pH、溶解氧(DO)過(guò)程控制參數(shù)三

2、個(gè)方面探明曝氣強(qiáng)度、進(jìn)水負(fù)荷、進(jìn)水碳氮比、進(jìn)水分配對(duì)SFSBR工藝特性的影響，確定SFSBR處理豬場(chǎng)廢水生物脫氮最佳工藝參數(shù)，探明ORP、pH、DO動(dòng)態(tài)變化特征，論證SFSBR內(nèi)污泥顆粒化可行性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，取得以下主要結(jié)果： 有機(jī)污染物降解遵循一級(jí)反應(yīng)關(guān)系時(shí)，去除有機(jī)物SFSBR工藝中有機(jī)物去除效率是反應(yīng)時(shí)間和進(jìn)水次數(shù)的函數(shù)，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間或增加進(jìn)水次數(shù)有利于提高SFSBR有機(jī)物去除率；生物脫氮型SFSBR中各“非曝

3、氣一曝氣”子循環(huán)發(fā)生完全反硝化-硝化時(shí)，降低最后一步進(jìn)水體積分?jǐn)?shù)(β)或增加換水量(V<,0>/V<,F>)有助于提高SFSBR生物脫氮效率。泥齡相同條件下SFSBR所需反應(yīng)器容積小于傳統(tǒng)A/O型SBR工藝所需容積。 進(jìn)水負(fù)荷、曝氣強(qiáng)度、進(jìn)水體積比、進(jìn)水碳氮比直接影響進(jìn)水量遞減型SFSBR處理豬場(chǎng)廢水工藝特性。兩步減量進(jìn)水SFSBR中，提高有機(jī)負(fù)荷(進(jìn)水碳氮比隨機(jī)變化)SFSBR內(nèi)生物脫氮過(guò)程受到抑制；提高曝氣強(qiáng)度利于提高SFS

4、BR曝氣階段硝化速率，縮短硝化時(shí)間，改善生物除磷效率；降低進(jìn)水體積比(>1:1)SFSBR生物脫氮效率提高不顯著，而生物除磷過(guò)程得到強(qiáng)化。三步減量進(jìn)水SFSBR中，提高進(jìn)水氮負(fù)荷(進(jìn)水碳氮比固定)，反硝化及生物除磷過(guò)程受到限制；提高SFSBR進(jìn)水碳氮比有助于提高反應(yīng)器內(nèi)反硝化效率，強(qiáng)化生物除磷過(guò)程。SFSBR因過(guò)有機(jī)負(fù)荷硝化完全停止時(shí)和反硝化效率提高時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)ORP和pH變化幅度發(fā)生特征性變化。 SFSBR內(nèi)污泥顆?；哂锌尚?/p>

5、性。以豬場(chǎng)廢水為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，在SFSBR內(nèi)培養(yǎng)的顆粒污泥呈黃褐色，直徑0.5～1.0mm，微生物菌相豐富。進(jìn)水負(fù)荷和進(jìn)水碳氮比主要影響顆粒污泥胞外多聚物(ECPs)分泌量及顆粒污泥結(jié)構(gòu)，高進(jìn)水負(fù)荷和高進(jìn)水碳氮比條件下顆粒污泥ECPs增多，顆粒污泥結(jié)構(gòu)致密。污泥微生物聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)檢測(cè)結(jié)果表明，反應(yīng)器內(nèi)混合污泥微生物多樣性隨著進(jìn)水碳氮比提高而增加。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不同工藝參數(shù)對(duì)顆粒污泥型SFSBR(G-

6、SFSBR)處理豬場(chǎng)廢水脫氮效果和污泥性狀影響效應(yīng)不同：氮負(fù)荷對(duì)出水氮素濃度(氨氮、亞硝態(tài)氮與硝酸鹽氮濃度總和)影響最大，曝氣強(qiáng)度對(duì)氮凈去除率(NNER)影響最大，進(jìn)水碳氮比對(duì)污泥體積指數(shù)(SVI)及顆粒污泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)(f<,0.5mm>)影響最大，但進(jìn)水體積比(>1:1)對(duì)顆粒污泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)(f<,0.5mm>)影響較小，對(duì)反應(yīng)器生物脫氮效果影響不顯著。G-SFSBR處理豬場(chǎng)廢水最佳工藝條件為進(jìn)水碳氮比7.0mgCOD/mgNH<,4><

7、'+>-N，進(jìn)水體積比3:1，進(jìn)水氮負(fù)荷0.026gNH<,4><'+>-N/(gVSS·d)，曝氣強(qiáng)度4.2 L/(m<'3>·s)，在該實(shí)驗(yàn)條件下出水無(wú)機(jī)氮濃度最低、氮凈去除率最高，分別為21mg/L和72％。污泥微生物PCR-DGGE檢測(cè)結(jié)果表明，G-SFSBR污泥微生物種群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)，而脫氮參數(shù)優(yōu)化對(duì)污泥微生物種群和豐度有影響，顆粒污泥及混合污泥微生物種群向優(yōu)勢(shì)化菌群方向發(fā)展。 進(jìn)水量遞減型SFSBR系統(tǒng)內(nèi)ORP、p

8、H、DO變化與生物脫氮過(guò)程關(guān)聯(lián)度與進(jìn)水分配相關(guān)。SFSBR進(jìn)水氨氮濃度及硝化時(shí)間與曝氣強(qiáng)度相匹配時(shí)，ORP“氮突破點(diǎn)”可以指示硝化結(jié)束，ORP“硝酸鹽膝”指示內(nèi)源代謝顯著的反硝化結(jié)束。pH“氨谷”可指示硝化結(jié)束，但其靈敏性受氨氮初始濃度和硝化時(shí)間的限制。另外，非曝氣階段ORP下降幅度及完全硝化過(guò)程pH下降幅度均可作為SFSBR工藝進(jìn)水分配的控制參數(shù)。SFSBR系統(tǒng)內(nèi)硝化過(guò)程中ORP及pH變化速率可用于硝化速率估計(jì)。DO飆升指示硝化結(jié)束，