养猪废水中氮磷回收、生物脱氮及臭氧深度处理研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yxl0173
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由于猪场厌氧消化液普遍存在COD/TN比低,可生化性差,在生化处理的反硝化过程中往往缺少碳源,限制了反硝化进程,导致脱氮效率低等问题;同时厌氧消化液中含有大量的营养元素氮磷,若能回收其中氮磷,对于资源化再利用和降低生化进水氨氮、提高其COD/TN,是一种很好的猪场废水前处理手段;与此同时,经过生化处理后的猪场生化出水也一直存在着色度太高、难降解有机物含量高等问题。因此本文从三个方面对猪场废水进行系统化整体处理,第一部分以超声波预处理猪场沼液(含沼渣)释放磷作为MAP新磷源,利用氧化镁脱硫废渣(MDWR)作为低成本MAP镁源,再通过曝气吹脱去除CO2提高p H值,减少Na OH用量。探讨超声预处理中声能密度和超声时间对猪场沼液的释磷效果,以及MDWR添加量、p H及曝气时间对氮磷回收效果的影响,并对MAP回收产物进行结构表征及组分分析;第二部分再利用超声碱解联合处理猪粪作为生化处理过程中反硝化碳源,主要探讨猪粪碳源的最佳制备工艺,添加猪粪碳源对生化处理中生物脱氮效果的影响,以及通过高通量分析添加猪粪碳源对微生物种群变化的影响;第三部分采用臭氧及猪场沼渣炭化物对生化出水进行臭氧催化氧化,主要探讨催化剂制备(沼渣炭化物)、催化剂添加量、反应初始p H、臭氧反应时间对生化出水的色度及有机物降解情况,以及利用三维荧光光谱及GC-MS技术对臭氧催化氧化前后出水的有机物组分变化。经过3个试验得到的结果,并进行结果分析与讨论,可以得出以下结论:(1)在超声曝气/添加镁渣预处理沼液回收氮磷研究中,超声波预处理沼液使沼渣释磷的工艺参数在超声时间为80min,声能密度为1000W·L-1时,沼渣释磷效果可提高109.31%;MAP最佳工艺参数为MDWR添加量为0.08 g·L-1,p H=9.5,曝气时间为2 h;在最佳参数下,PO43--P回收率可达98.90%,NH3-N去除率可达66.84%,NH3-N含量降到268.22 mg·L-1,氮磷回收效果明显;再通过扫描电镜-能谱(SEM-EDX)及X射线衍射(XRD)对MAP回收产物进行分析,表明回收产物中主要以磷酸铵镁为主。(2)在猪粪作为SBR内部碳源对生物脱氮的影响研究中,以添加1.78%猪粪反硝化碳源的生化处理,反硝化率可达到124.16%,较未添加碳源要高出87.07个点;TN去除率为72.29%,较未添加碳源要高出62.29个点,较添加原水碳源(RWC)高出36.74个点;经高通量测序表明添加PMC中优势菌属与反硝化作用有关的菌群Thauera及Thermomonas分别从未添加时的1.13%、0.55%提高到了6.19%、4.69%;说明添加猪粪碳源能够显著提高厌氧消化液生化处理的反硝化作用,脱氮效果明显。(3)在臭氧催化氧化生化出水脱色及难降解有机物去除研究中,,当臭氧催化剂为Mn O2/BRAC,臭氧投加量为22.50 mg·min-1,催化剂添加量为1.0 g·L-1,p H=9.0,反应时间为20 min时,反应后滤液脱色率达到91.29%,UV254去除率为81.64%,COD去除率为61.07%;说明Mn O2/BRAC臭氧催化氧化生化出水色度及有机物去除效果特别显著;通过三维荧光光谱及GC-MS分析分析处理前后的有机物组分变化,在处理前出水大分子有机物主要是腐殖酸类,挥发性难降解有机物主要是以苯酚、酯类、醇类、烃类有机物为主,出水在经过处理后腐殖酸类及挥发性难降解有机物去除效果特别明显。猪场厌氧消化液经过氮磷回收预处理、生物脱氮及臭氧深度处理组合工艺之后,出水TN、NH3-N、TP、COD均达到了新标准《禽畜养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)排放标准要求(TN 70 mg·L-1、NH3-N 40 mg·L-1、TP 5 mg·L-1、COD 150mg·L-1。同时研究也阐明了猪场生化出水引起色度的主要物质及挥发性难降解有机物的组分。猪场废水经深度处理后还可消毒回用,降低成本。该研究为猪场废水的综合处理提供了科学依据及指导,有利于促进禽畜养殖废水的处理工艺的发展。
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