MAP-SBBR组合工艺处理猪场沼气池出水的研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kaishizai2009
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长久以来,生猪养殖的废水处理一直面临着处理成本高,出水质量差,废水处理难度大等问题。由于猪场废水碳氮比低(C/TN低,氨氮高),所以猪场废水生化降解性能差,种种增加了猪场废水的处理难度。而近年来,黑膜沼气池由于成本低,有一定的处理效果,为猪场所广泛使用,则研究猪场黑膜沼气池出水具有一般代表性,对治理农业面源污染研究具有一定意义。本文研究了MAP(磷酸铵镁沉淀法)与SBBR(序批式生物膜反应器)组合工艺,对猪场黑膜沼气池出水进行研究,考察优选各种工艺参数。主要试验内容如下:(1)MAP试验,对试验的磷源进行优选;优选过磷酸钙作为磷源,同时研究添加量,pH,反应时间等工艺参数,以及对镁源及其添加量进行优选,以成本分析与去除效果作为考察因素,确定出适用于实际操作的MAP工艺;(2)SBBR试验,突出填料添加与否,与SBR工艺作对比,考察水力停留时间(HRT)、进水氨氮浓度、曝停比等因素对后续生化处理的影响,研究出水的COD、氨氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮、总磷等的出水浓度变化,综合分析确定SBBR工艺处理猪场废水的优越性;(3)进行MAP-SBBR的组合工艺联用试验。经过试验得到的结果,并进行结果分析与讨论,可得以下结论:(1)MAP工艺,为Mg2+、PO43-及NH4+在碱性条件下生成磷酸铵镁沉淀,去除猪场废水中氨氮。试验的两种预选磷源中,同时含有镁磷的钙镁磷肥,水溶性PO43--P含量少,并不符合MAP反应的要求,且钙镁磷肥进行MAP反应的氨氮去除率仅为1.61%6.25%,难以在MAP工艺中担当磷源;而过磷酸钙作为磷源进行MAP,当添加量达到50 g/L时,以硫酸镁与镁渣作为镁源,其出水氨氮为194.78 mg/L与214.66mg/L。出水氨氮浓度降至200mg/L左右,将符合后续生化处理的进水要求,所以过磷酸钙是一个可行选择。(2)MAP的工艺优化,试验包括,研究过磷酸钙添加量,镁源及其添加量,最佳pH,反应时间等等。结果可知,原水氨氮浓度为435.67 mg/L,当过磷酸钙添加量达到50 g/L时,MAP出水氨氮能降至200 mg/L左右,氨氮去除率达到55.29%;而进行硫酸镁、氯化镁及镁渣的镁源筛选方面,MAP效果为硫酸镁>氯化镁>镁渣,但考虑到成本计算下,镁渣作为优选镁源;最佳pH方面,试验发现,当MAP反应调节pH至9.0,可使氨氮去除效果最佳。过低p H会使磷酸铵镁沉淀不完全,过高p H会使磷酸铵镁溶解,影响氨氮去除;考察反应时间的试验中,发现随着反应时间的延长,磷酸铵镁会溶解,释放NH4+,影响处理效果,其最佳反应时间在024h内。(3)后续生化试验中,随着SBR的停留时间HRT增加,COD出水浓度变化不大,皆在248.57506.27 mg/L之间浮动,COD去除率为48.18%75.11%;氨氮去除方面,随着HRT的增加,氨氮去除效果逐渐变化,从“氨氮累积”到氨氮去除率达99.73%的变化;出水硝态氮浓度变化方面,出现硝态氮累积情况,累积情况同时受进水氨氮负荷的影响,以HRT=3d组硝态氮累积最强,其次分别是HRT=2d,4d,5d,6d;总氮方面,随着HRT的增加,总氮去除率逐渐提高,总体总氮去除率为-156.63%84.75%;而总磷去除方面,仅以排泥工作进行总磷去除,各HRT组的出水总磷变化相似,但均没达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(DB44/613-2009)的排放标准要求。在三种进水氨氮浓度的研究中,其中COD出水浓度并没有明显变化,可知COD的去除受进水氨氮浓度的影响较少;而出水氨氮浓度变化方面,高浓度氨氮阶段,仅有HRT=6d组没有出现氨氮累积情况。中浓度氨氮阶段,仅剩HRT=2d,3d两组存在氨氮累积情况,而低浓度氨氮阶段,各组有不同程度的氨氮去除,随着HRT的增加氨氮去除效果越明显;而硝态氮浓度变化方面,高浓度氨氮阶段,各组硝态氮累积情况不明显,在中浓度氨氮阶段下,各组硝态氮浓度开始上升。而在低浓度氨氮阶段,各组硝态氮浓度上升速度上升,可知在高氨氮浓度情况下抑制硝态氮的形成;总氮方面,由于随着进水氨氮浓度的下降,出现硝态氮累积情况,总氮存在不同程度的累积情况;总磷方面,总磷的去除受进水氨氮浓度的影响较少,主要受排泥操作所影响。(4)在三种曝停比研究试验中,进行SBBR与SBR的工艺对比。在COD变化方面,在曝停比1:1阶段,存在着较为稳定的COD浓度下降趋势,且SBBR组的COD去除较为优异;氨氮去除方面,SBBR组氨氮浓度全程处于较低水平,氨氮去除率达到99%,且不受曝停比的影响,而SBR组则处于氨氮累积情况,仅在曝停比2:1时出现氨氮下降情况。可知添加陶粒载体有利于SBBR的物质传质与氧分布;硝态氮浓度变化方面,在曝停比2:1阶段上升尤为明显,且SBBR组比SBR组的上升更为显著,SBBR组的亚硝氮累积达到243 mg/L,可知延长曝气时间与添加陶粒载体均能促进氨氮向硝态氮的转化;总氮方面,SBR工艺与SBBR工艺的总氮去除率分别为-6.86%38.14%、5.71%77.85%,SBBR工艺的总氮去除较好;总磷方面,可知陶粒填料的添加与否,及曝停比对总磷的浓度变化均影响不大,同样两组均没达到出水标准要求。综上所述,MAP-SBBR组合工艺能使高氨氮沼液废水的氨氮浓度降至200mg/L左右,使符合后后续生化处理的氨氮进水要求。当MAP-SBBR组合工艺HRT为5天时,能时生化出水COD浓度降至273.54 mg/L,氨氮去除率高达99.73%,除总磷出水为10.3mg/L外,出水可达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(DB44/613-2009)的排放标准(COD标准380 mg/L、氨氮标准70 mg/L)。本研究为猪场黑膜沼气池出水的综合处理提供了思路和指导,有利于养殖废水处理的发展。
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