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(环境工程专业论文)浮萍及其混养体系处理养猪场废水的试验研究.pdf.pdf 免费下载
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摘要 m i i f i i f i i i i 洲f i i i i 咖4 i i i i i y 2 0 8 3 4 3 0 近年来我国畜禽养殖业发展迅速,其带来的环境污染问题也日趋严重。养猪 业是其中主要的污染大户,大量未经有效处理的含高浓度有机物和氨氮的养猪场 废水排放到自然水体,进一步加速了水体富营养化的进程,严重威胁人们的健康 和饮用水安全,因而经济、有效的畜禽废水处理新技术的研究与开发已成为解决 我国养殖业污染的关键所在。 本研究在实验室条件下考察了基于浮萍的水生植物处理技术对养猪场废水 的处理效果。通过考察本地浮萍在模拟氮磷污水中的生长特性,筛选出优化浮萍 品种,并针对养猪场废水高有机污染的特性,创新性地构建优化浮萍与其它植物 ( 水花生、水葫芦) 的混养体系处理系统,并对其与浮萍单种处理系统应用于养 猪场废水处理的特点及对气候的适应性等相关规律进行系统的对比研究,最后在 模拟冬季气象条件下利用厌氧消化+ 浮萍混养体系处理组合工艺处理实际养猪场 废水,在此基础上探讨了浮萍及其混养体系应用于养猪场废水处理的技术、经济 可行性,提出了基于浮萍污水处理技术的养猪场废水达标处理工艺路线。 研究的主要结论如下: ( 1 ) 少根紫萍相对于其它供试浮萍而言具有更强的耐污能力,其对温度的 适应性也较强,较适合作为本地浮萍优化品种应用于养猪场废水的处理。 ( 2 ) 年平均气象条件下浮萍单种体系对较低污染供试废水的净化效果较好, 对其c o d 、n h 4 + - n 和t p 的总去除率分别为8 3 9 、9 4 o 和9 5 8 ,但当废水 污染程度增加时,其对上述污染物的总去除率分别下降至6 0 9 、7 1 3 和7 4 5 , 而浮萍混养体系表现较为稳定,尤其是浮萍水葫芦混养体系,其对供试废水c o d 的总去除率均在9 0 以上,对n h 4 + - n 和t p 的总去除率均在8 0 以上。试验条 件下混养体系中浮萍增加鲜重对污染物的比去除量均明显高于单种体系,且混养 体系中浮萍鲜重减重率均低于单种体系。 模拟冬季气象条件下浮萍及其混养体系对稀释lo 倍的养猪场废水c o d 、 n h 4 + - n 和t p 的去除速率和总去除率较之于年平均气象条件下的试验结果均有 所下降,最大降幅均出现在浮萍单种体系,但浮萍单种体系对供试废水c o d 和 n h 4 + - n 依然能维持5 0 以上的总去除率,其对废水t p 的总去除率达8 7 1 。试 验条件下三种体系中浮萍均有所减重,单种体系中浮萍的减重率最高,部分浮萍 植株开始死亡,但总体来看,低温并未对绝大部分浮萍植株造成伤害,表明少根 紫萍对冬季气候具有良好的适应性。相对而言,浮萍混养体系对供试废水污染物 的去除受冬季气候影响较小,尤其是浮萍水花生混养体系,其对供试废水c o d 、 n h 4 + - n 和t p 的总去除率均维持在8 0 左右。 ( 3 ) 模拟冬季气象条件下厌氧消化+ 浮萍混养体系处理组合工艺处理实际养 猪场废水结果表明,改善废水可生化性及n p 比后,经此组合工艺处理的养猪场 废水出水水质为c o d3 3 6 5m g l 、n h 4 + - n1 9 5 2m g l 、t p7 2m g l ,浮萍混养 体系处理系统运行良好。 ( 4 ) 利用浮萍及其混养体系处理养猪场废水具有较好的技术、经济可行性, 通过设置必要的前处理工艺( 例如厌氧消化+ 硝化反硝化) ,并尽可能采取处理体 系的串联工艺,可实现处理系统全年气候条件下的连续运行及出水水质的稳定达 标。 ( 5 ) 在将浮萍及其混养体系应用于有机污染氮磷污水处理时,尤其要考虑 废水污染程度和气候的影响,当废水有机污染程度较低( c o d 低于l 0 0 0m g l ) 时优先采用浮萍单种体系,而当废水有机污染程度较高时采用浮萍混养体系;在 温度较高的季节( 例如夏季、秋季) 优先采用浮萍单种体系,而在寒冷的冬季则 采用浮萍混养体系。 ( 6 ) 在土地及地表水资源较为丰富的地区因地制宜地构建浮萍及其混养体 系的处理系统,可为养猪场废水及其它高浓度有机污染氮磷污水的处理提供新的 途径,具有广阔的应用前景,值得大力推广。 关键词:浮萍放养体系水生植物养猪场废水畜禽废水废水处理 n a b s t r a c t w i t l lr a p i dd e v e l o p m e n to ft 1 1 el i v e s t o c ki n d u s 乜mt :h ep o l l u t i o nc a u s e db yw m c h h 嬲b e e nm o r es 嘶o u st 1 1 e s ey e a r s s 、啊r 峙w 嬲t e w a t e ri st l l em 旬o rp a r t 锄o n gt l 圮 p o l l “0 n t h cd i s c h a r g eo fag r e a td e a l0 f 晰鹏w a s t e w a t e ri n e 舵“v e l yt r e a t e d w l l i c hc o n t a i 娜l l i g l lc o n c e n 仃a t i o n so fo r g ;l i l i cm a 钍e r 锄d 锄姗o i l i am 仃o g e nt 0 咖1 w a t e 瑙a c c e l e r a t e se u t r o p m c a t i o n 甜i dr e s u l t si i ls e r i o u st l l r e a t st 0t 量l ep e o p l e sh e a l t l l a r l dt h es a f e t ) ,o f “i l l 【i n gw a t i e r t h e r e f o 陀,r c s e a r c h 觚dd e v e l o p m e mo ne c o n o m i c a n de n e c t i v et e c l m o l o g i e sf o rt l l e 仃e a t m e mo fl i v e s t o c kw 嬲t e w a t e rh 勰b e e nt i l ek e y 幻l v e 也ep r o b l e mm e n t i o 鹏da :b o v e r r e a t i n ge 毹c to f s 、v i 舱、 ,嬲t e w a t e rb ym ea q u a t i cp r o c e s s i n gt e c l l i l o l o g ) rb 弱e d o ni i u c k w e e dw 鹊c o n d u c t e d 1 d e rl a b o r a t o d rc o n d i t i o n l o c a l l yp r e p o n d e r a n t d u c k w e e dw 弱l t c dt l l l o u g l ln l ei i e s t i g a t i o no nt l l eg r o w t l lc h a m c t c r i s t i c so fl o c a l d u c k w d sc u l t u | e di ns 砷u l a t e di l i 仃o g 锄d p h o s p h o n 腮w 硒t c w a t e r o n c 0 船i d e r a t i o no ft h ef e a t u 坞o fk g ho r g 枷cp o l l u t i o no fs 、访n ew 嬲t e w a t e r ,a c c r e t e s y s t e 麟o f 龇l o c 2 l l l yp r c p o n d e r a n td u c k w e e d 锄d 口加朋册珐p r 口肋f 妇加姚s 锄d p j 柏i l d 历j 口训黜缸琊舳枷w e 舱i i l l l o v a t i v e l yes t 2 i b l i s h e d ,r c s p e c t i v e l y 吼d t l l 饥 c o m p a r a t i v es t u d yw 弱c o n d u c 砌b e t w e m es i n g l es p e c i e s o fd u c k w e e ds y s t e ma n d 也e c 陀t es y s t e m so nt l l ec t e r i s t i c s 锄dt l l ea b i l i t i e st 0a d 印tt 0t l l ec l i m a t ei i lt l l e a p p l i c a t i o no fs v 而w 晒t e w a t c r 仃e a 恤e n t f i n a l l y 觚i n t e g r a t e dp r o c e s so fa 衄e r o b i c d i g e s t 孤l dt h e c r e t es y s t e m 仃e a t i n gm e t l l o dw 弱惦e df o rt l l e 仃i e a 恤e mo f t u a l s w i n ew a s t e w a t e ra ts i m u l a l 【e d 、i m e rw e 抽e rc o n d i t i o n ,o nm i sb a s i s ,t e d 1 i l i c a l 觚d e c o n o i i l i cf e 嬲i b i l i t i e so fl i i 地印p l i c a t i o no fs i l l g l es p e c i e s 孤l dm e c r e t es y s 钯m so f d u c k w e e df o rs w i w 懿t e w a t e r 仃l :a 恤e n t 、e r ed i s c 郴s e d t h a t i n gp r o c e s sr o u t e s w i m 蛐m d a r ds t a b i l i t ) rb 髂e do nd u c k w dp r o c e s s i n gt e c h n o i o g yw 嬲a l s op r e s e n t e d f o rs w i n e 、v j a s t e w a t e rt 陀a t r n e n t 1 r t 砖m a i nc o n c i 惦i o n so ft l l es t u d yw e 代m a d e 鹤f o l l o w s : ( 1 ) 印f ,d 如,口d ,枷肭泐w 弱m o 陀s u i t e dt 0 b et l l e l o c a l l yp 陀p o n d e 舢t d u c k w e e ds p e c i e sw h e n 印p l i e di nm e 讹a t f i l e n to fs 诵n ew 嬲t e w a t e rd t 0i t ss 仃d n g i l i t o k i r 锄峨:t o w a r d sp o l l u t 锄t s 锄i d 也ea b i l 时t 0a d a p tt 0t e m p e r a t u r e ( 2 ) t h es i n g l es p e c i e so fd u c k w e e ds y s t e mp e 墒m e d w e i lo n 雠p u r i f i c a t i o no f t e s t e dw a s t e w a t e r 、v h i c hw 笛a tal o wp o l l u t i o na ta v e r a g ew e a t l l e rc o n d i t i o no ft l l e y e 盯,m et o t a l 他m o v a jr a t e so fc b e 嘶c a lo x y g e nd e m 趾d ( o o d ) ,a m m o i l i ai l i 仰g e n 锄dt o t a lp h o s p h o n 坞( t p ) b yw m c hw e r e8 3 9 ,9 4 o 锄d9 5 8 ,s p e c t i v e l y w m l et l l e 陀w e 托o b v i o u sd r o p s0 nt l l e 托m o v a lr a t e sa t 锄i n c r e 弱e dp o l l u t i o n ,、7 l r i t l l t l l ec o r r e s p o n d i n gr e m o v a lm t e s6 0 9 ,71 3 a n d7 4 5 ,r c s p e c t i v e l y t h e c r e t c s y s t e m sh a ds t d b l ep e r f 0 m 锄c e s a tm es 锄ec o n d i t i o n ,e s p e c i a l l yo fm es y s t e m c l l l t u r e d 、析t l l i u c k 、 ,e e dm l dp 纪办乃d 肌妇c r a 黜勿甜j d ,刀岱,t l l et o t a lr e m o v a lr a t e so f c o d ,锄m o i l i al l i 们g e n 锄dt po fm et e s t e d 、懈t e w a t e rb ym es y s t e mr e m a i l l e d 0 v 盯9 0 a n d8 0 ,r e s p e c t i v e l y r c l a t i v e 佗m 0 v a l so fp o l l u t a n t sb y 疵陀硒e d 舶s h w e i g h to fd u c l 【、e e di l l 圮a c c 代t es y s t e m sw e r eo b v i o u s l y1 1 i 曲e r i a nt t l a ti i l 廿l e s i n g l es p e c i e ss y s t e m ,a n dt l l ed e c r e 弱e dr a t e so f6 e s hw e i g h to fd u c k w e e dp 陀s e n t e d t l l eo p p o s i t e t h e 豫m o v a j 翰把s 觚dt o t a lr e m o v a lr a t e so fc o d ,a m m o i l i a1 1 i 臼o g e n 锄dt po f s w i i l ew a s t e w a t e rd i l u t e db ylot i i i l e sb yn l et 1 1 r 骶a t i n gs y s t e m sa ts i i n m a :t e d a v e r a g e w i i l t e rw e 舭rc o n d i t i o nw e r el o w e rn l a nm o s ea ta v e r 习唱ew e 池rc o n d i t i o n o ft l l ey e a r 锄dn 坨母c a t e s td 】0 p sa p p e a r e di i l 圯s i i l g l es p e c i e ss y s t e m ,w h i l et l l e t o t a l 他m o v a lr a t e so fo d d 龇l d 籼o m ai l i 仃0 9 e no f l et e s t e dw 鹊t e w a t e rb yt :h e s i i l g l es p c c i e ss y s t e m 聆m a i 鹏do v e r5 0 ,锄dt 1 1 et o t a lr e m o v 甜r a t eo ft p 聆h e d 勰 8 7 1 a l lo fm e 仔e s h 、e i g h t so fd u c k w e e di i lm et h r e e 仃e a t i n gs y s t e m sd e c r e 觞e di n t l l et e s t ,锄dt 1 1 eh i g h e s td e c r e 猫e dr a t e 印p e a r e di nt l l es i n g l es p e c i e ss y s t e m ap a no f 山i c k 、e e dp l 锄t s 、v e 托g o i n gt 0d i e ,b u tg e n e r a l l y t l l el o wt e m p e r a _ t u 他d i d n tc a u s e a g et 0m o s to f 坞d u c k w e e dp l 锄t s i ts h o w e dm a t 印讹招,口d ,辔d ,砌z z 口h a da g o o da d a p 讪i l i 妙t 0 、析n t c rw e a _ t t l e r i i lc o n 缸嬲t ,、) ,i n t e rw e a t t l e r 舱s u l t e di nal e s s m i p to nm e 他m o v a lo fp o l l u t 觚t si i it l l et e s t e dw 嬲t e w a t e rb yt l l e c 他t es y s t e m s , e s p e c i a l l yo fm es y s t e mc u l t u d 、i t l ld u c k w e e d 锄d 口加朋册砌p 朋p i l l f ,i 娥p m 鼬,m e t o t a lr e m o v a l 墙t e so fc o d ,a m m o i l i an i 仃d g e n 锄dt po fm et e s t e dw 嬲t e w 锄e rb yt l l e s y s t e ma l l 他m a l i n e do v e r8 0 ( 3 ) a f b e ri n l p r 0 v e do n 恤b j o d e g r a d a b i l i t ) r 眦d 恤r a t i oo fn i 仃0 9 e nt 0 p h o s p h o m so nc o n c e n t r a t i o n ,t u a ls 诚n ew a s t e w a t e rw 嬲仃e a t e db y 锄i n t e 铲a t e d p r o c e s so f 孤r o b i cd i g e s t 肌dm e c r e t es y s t e mc u l t u r e d 州t l ld u c k w e e d 觚d 口加,阳刀砌e ,口肋f 砌旧,d 姚s a ts i m u l a t e da v e r a g e 、i n t e rw e 砒e rc o n d i t i o n 1 1 1 e c h e i i l i c a lc h 纠r a 舳r so ft h ef i n a le a l u e n to fn e a l 【e d ,a s t c w a t e rw e r ea sf 0 l l o w s :c o d 3 3 6 5m g ,l ,n h 4 + - n1 9 5 2m g l ,t p7 2m g l ,a n dt l l e 仃e a t i n gs y g t e mo fa q u a t i c p l 觚t s 、v 弱岫d e rag o o do p e r a t i o n ( 4 ) g o o dt e c h l l i c a l 锄de c o n o m i cf e 舔i b i l i t i e s 、e 他a v a i l a b l ei nt l l e 印p l i c a t i o no f t l l es i n 9 1 es p e c i e sa n da c c r e t es y s t e m so fd u c k w e e df o rs 、) r i 舱w 嬲t e w a t e r 仃e 砒m e n t c o n t i n u o u so p e m t i o no ft l l e 仃e a t i n gs y s t e m s 龇l dm ee m u e n tq u a l i 哆s t 觚d a r d 嘲b i l i t ) r c o u l db e l l i e v e du r l d e r 圮锄l r m 越c l i m a t cc o n d i t i o n 、析mn e c e s s a r yp r e t 他咖e n t p r o c e s s e s( f o re x 眦l p l e ,姐砷:e g m t e dp r o c e s s o f锄r o b i c d i g e s t 趿d i l i 仃i f i c a t i o n - d e i l i t r i f i c a t i o n ) 锄da 锄d 锄p r o c e s so ft l 抢仃e a t i n gs y s t e m so fa q u a t i c p l 锄t s 弱p o s s i b l e ( 5 ) e s i 赋i a lc o 啮i d e r a t i o 璐s h o u l db em a d eu p o nm ee 彘c t so fp o l l u t e de x t e n to f w 缄e w a t e r 锄dt t l ec l i m a t ec o n d i t i o n0 nt l l et r e 砌e n to fo r g 枷cp o l l u t e di l i 仃o g e n 锄dp h o s p h o n 塔w 乏哦e w a t e rb yt i l es 血g l es p e c i e so fd u c l ( 、e e ds y s t e m 锄d 圮a c c r e t e s y s t c r 璐t h es i n g l es p e c i e so fd u c k w e e ds y s t e ms h o u l db c 印p l i e df o rp r i o r i t ) ,w h e n t h e 陀i sal o wo r g a i l i cp o l l u t i o no fw 觞t e w a t e r ( c o dc o n c e n t r a t i o ni sl o w e rt h 暑mlo o o m g l ) ,a n dt l l e c r e t es y s 钯m ss h o u l db e 璐e du d e ri 眦化嬲e do r g ;痂cp o l l u t i o n i i l t l l es e a s 0 璐埘t l ll l i g l lt e m p e r a n l 托s ( s u c h 私蚰i i l r 鹏ra n d 踟t u 舳) ,t l l es i n 酉es p e c i e s s y s t e ms h o u l db e 印p l i e df o rp r i o r i 职w i l i l ei nm ec o l d 、) i ,i n t c r t l l e c r e t es y s t e m s s h o u l db eu s e d ( 6 ) t h ee s t a b l i s h m e n to ft l l es i n g l es p e c i e so fd u c l ( 、e e ds y s t e m 龇l dt l l ea c c r e t e s y s t e 吣i 1 1t 1 1 ea 代嬲、i t l la b 吼d a n tl 锄d 觚ds u r 】沁ew a t e rr e s o u r c e sc 锄p r 0 v i d ea n e ww a yf o rt l l en e 咖e n to fs w i l l ew 躯t e w a t e r 肌d0 t h e rl l i g h l yo r g a n i cp o l l u t e d i l i 仃0 9 e n 锄dp h o s p h o r 吣w 鹪t e w a t e r t m st e c h n i q u ei 扭sb r i g h t 印p l i c a t i o np r o s p i e c t s a n di sw o i 也o fs 臼- o n g l yp r o m o t i n g k e y w o i i s :d u c k 、e e d ;c u l t u 心ds y s t e m ;a q u a t i cp l 锄t ;s 诚n ew 船t e w a t e r ; l i v e s t o c kw 弱t e w a t e r :w 如t e w 舢盱n e 咖e n t v 硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 我国养猪场废水污染状况及治理现状 1 1 1 我国养猪场废水的污染特征及水质状况 随着我国改革开放政策与城市“菜篮子工程 的实施,近二十年,尤其是自 九十年代以来,我国的畜牧业发展迅速,极大地丰富了我国城乡居民的畜产品及 副产品的供应。近年来,规模化、集约化畜禽养殖业如雨后春笋蓬勃发展,取得 了举世瞩目的成就。规模化畜禽养业向城市居民提供了丰富的蛋、肉、奶及其制 品,繁荣了市场,满足了广大人民的生活需要,使人们的营养水平和健康水平有 了显著提高。 然而随着畜禽养殖业的发展,其带来的环境污染问题也日趋严重,养殖场不 仅废水排放量大,而且含有的污染物浓度高。据国家环境保护总局2 0 0 0 年对全 国2 3 个规模化畜禽养殖集中的省、市调查显示【l 】,1 9 9 9 年我国畜禽粪便的产生 量约为1 9 亿t ,是工业固体废物的2 4 倍;畜禽粪便中含有大量的有机污染物, 仅化学需氧量( c o d ) 一项就达7 1 1 8 万t ,已远远超过工业和生活污水污染物的 c o d 总和。畜禽粪便产生的环境污染,已成为我国农村面源污染的主要来源之 一。许多地区畜禽养殖带来的污染已经或正在成为当地环境主要污染源。 在畜禽养殖业中养猪业是主要污染大户,其污染特性也基本代表了畜禽养殖 业的总体规律。养猪场主要污染物为养猪场废水,其来源主要有冲洗废水和职工 生活用水,冲洗废水水量最大,污染物质含量最高,是养猪场废水主要组成部分。 养猪场废水有以下几个主要特点【2 】:( 1 ) 水量波动大:废水主要是在冲栏时产生, 冲栏时间一般多集中在上午1 0 1 l 点和下午3 - 4 点左右,所以废水多集中在这两 个时段排放,其它时间水量很小,所以冲栏时对处理设施的冲击负荷较大。( 2 ) 含渣量大:冲洗废水中含有大量粪渣和食物碎屑,如没有很好的进行除渣处理, 废水中的废渣能将管道堵塞,同时粪渣和碎屑等会大大增加废水c o d 及氨氮浓 度,增加处理难度。( 3 ) 有机物及氨氮浓度高:经过除渣处理的猪场废水c o d 可在6 0 0 0 m g l 以上,氨氮可达7 0 0 m g l 以上。 据调查i ,全国9 0 以上的畜禽养殖场没有污水治理( 处置) 和综合利用设 施,大量畜禽粪便污水未经有效处理就直接排入自然水体,造成了严重的环境污 染,引发和加速了水体富营养化的进程,严重威胁着人们的健康和饮用水安全。 第1 章绪论 目前畜禽养殖所带来的环境污染已引起政府、养殖场业主、污染治理研究和设计 者的重视,特别是随着畜禽养殖业污染物排放标准( g b l 8 5 9 6 2 0 0 1 ) 的颁布 实施,进一步推动了我国畜禽养殖业污染控制的步伐,近年来相继开发了不同处 理工艺,并建立了各种养殖废水处理工程。 1 1 2 养猪场废水处理技术研究进展 1 1 2 1 国外养猪场废水处理技术研究进展 在规模化养猪场废水的处理工艺上,国外主要采用厌氧+ 好氧+ 生物净化的组 合工艺。一般坚持资源化、无害化、减量化的处理原则,并考虑到人口数量、土 地承载力而控制规模化养猪场的发展速度和规模【卫。 夏威夷大学开发的养猪场废水处理工艺包括固液分离( h r 降3 2 d ) 、厌氧单 元( h i 淝3 d ) 、好氧单元( h r p 珥d ) 及石滤出水单元【3 1 。试验结果表明,当好 氧单元以曝气2 0 h 、沉淀4 h 方式操作时,对各水质指标的总去除率为:c o d 8 9 o 田5 4 ,t l ( n8 2 3 8 8 5 ,t p8 1 2 ,出水无臭,符合当地废水排放标 准,可用于牧场灌溉。并在此基础上研究了好氧单元曝气方式对处理效果的影响。 试验采用四种曝气方式,即9 6 h 内曝气时间与非曝气时间比分别为:6 0 :3 6 、5 :l 、 4 :2 及3 :3 ( 其中后三种方式为6 小时内的时间比,持续9 6 h ) 。结果表明,曝气 方式对处理效果影响很大,3 :3 为最佳比例,这时工艺对废水c o d 、b o d 5 、t n 、 t p 及s s 的总去除率分别为:8 7 4 、9 8 7 、9 2 7 、7 1 o 和9 7 5 。除此之 外,研究人员还对此工艺应用于不同规模养猪场( 饲养规模分别为3 0 0 、i 0 0 0 、 2 0 0 0 、3 0 0 0 和5 0 0 0 头) 的经济性指标进行了评估,结果表明该工艺具有较好的 技术、经济可行性。 p y y 觚g 【4 】等以三段式厌氧系统处理养猪场废水,系统包括搅拌、调节( 均 质) 、生物反应、出水稳定等单元。试验表明,最佳操作条件为:o l r = 2 9 5 9 t v s ( 1 d ) ,三个反应器的h l 玎分别为5 d 、1 3 3 d 及1 3 3 d ,进水t s - 1 1 0 5 9 l 。此时 系统对t v s 的去除率为6 9 6 ,反应器的产气率为0 9 7 2l ( 1 d ) ,甲烷产率为 0 4 1 9l g t v s 。 t 删m k a w a l 5 】等以氨结晶预处理+ s b r 工艺处理养猪场废水,这是一个 化学预处理与s b r 联用的一个好氧工艺,在该研究得到的氨结晶的最佳操作条 件( 反应温度为2 5 ,反应时间为lh ,p h 为7 5 ,n h 4 + - n :p 0 4 - p :m g = 1 0 :o 9 :0 9 , 2 硕士学位论文 摩尔比) 下,废水n h 4 + - n 的去除率达到9 0 以上,c n 值也从1 9 8 增加到8 , 但t p 却未能去除,将上述结晶操作的出水引入间歇曝气的好氧池中,以l :l 的 曝气不曝气时间比进行曝气,t n 和n h 4 + - n 的去除率分别为9 1 和9 9 ,t p 仍然未能去除,若加入3 的c a c l 2 溶液则可去除6 0 的p 0 4 p ;而当n h 4 + - n : p 0 4 p :m g = 1 o :o 6 :o 9 ( 摩尔比) 时,发现t n 、t p 均有去除,其去除率分别为: 7 9 3 2 8 7 4 5 、4 0 3 8 8 5 。 国外学者还通过过程控制等的技术革新间接影响养猪场废水处理工艺,例如 c s r a 【6 】等用特征氧化还原电位控制养猪场废水处理系统,即用氧化还原电位控 制一个两段式s b r 系统,由于氧化还原电位的实时控制,反应体系可以随生物 污泥活性和进水特征而自动调节h 】r t ,所以体系可以不受进水波动影响而得到 稳定的出水水质,并保证废水中的n 、p 等营养物质得到比较完全的去除。 针对养猪场废水的高氨氮特性,近年来在国外养猪场废水处理工艺的研究 中,涌现了许多新型的脱氮工艺,如厌氧氨氧化、同步硝化反硝化、短程硝化反 硝化、好氧反硝化掣2 7 引,为养猪场废水的处理提供了新的途径。 总体来看,国外在经历了几十年的研究探索后,已经形成了一个完善的畜禽 养殖业环境污染控制系统,从生产、规划布局到污染控制、资源利用等已有了一 套完整的管理措施,全方位进行污染控制,取得了很好的效果【7 1 。 1 1 2 2 国内养猪场废水处理技术研究进展 目前国内大部分养猪场主要处理方法有【9 】:传统化粪池法、固液分离与理化 处理、厌氧发酵处理系统及厌氧好氧组合工艺等。总体来看,目前国内养猪场 废水处理工艺已由单一的物化处理向组合型生物处理方向发展,但由于养猪场废 水处理的特殊性,大多数养猪场废水仍无法达标排放,尤其是氨氮指标不能达标。 随着国家及地方对养殖业污染问题的逐步重视,国内对养猪场废水处理工艺的深 入研究也慢慢开始,各种新型工艺被应用到养猪场废水处理中来。 ( 1 ) 水解s b r 活性炭吸附工艺 邓良伟【l o 】等采用水解s b r 活性炭吸附工艺处理规模化猪场粪污,水解反应 器停留时间( h i 玎) 2 晰o h ,对c o d 、b o d 5 、s s 、t n 和t p 的去除率分别为 3 0 1 q 7 3 、4 5 8 0 9 4 、5 6 o 1 1 、2 2 3 和5 5 3 ,n h 3 - n 几乎没有 去除,水解对c o d 的去除效率比沉淀处理高1 7 ;s b r 的h l 玎为1 0 1 4 d ,对 第l 章绪论 c o d 、b o d 5 、s s 的去除率分别为5 2 1 一8 2 1 、8 9 o 一9 5 7 、9 3 9 。9 7 3 , 但出水中仍残留相当数量的难降解c o d 。s b r 对氮有较好的去除效果( t n 去除 率为7 4 1 ) ,特别是对高浓度n h 3 - n 的去除取得了相当好的结果( 去除率达9 7 以上) 。生化处理出水再经过活性炭吸附,接触时间1 5 m i n ,对c o d 、b o d 5 、 n h 3 - n 、t n 和t p 的去除率分别达7 5 8 、7 8 6 、1 2 8 、2 0 3 和2 8 3 。不 过,该工艺的不足之处在于用活性炭处理的费用太高。 ( 2 ) 多级酸化人工湿地处理工艺 汪植三i 】等研究出“畜禽舍粪便污水多级酸化与人工湿地串联处理工艺 , 该工艺处理流程依次为:固液分离、酸化池、四个串联人工湿地及净化池。c o d 由1 5 0 0 0 m g l 降至9 8 4 m g l ,b o d 5 由9 0 0 0 m g l 降至4 9 4 m 们,s s 由l8 6 0 0 0 m g l 降至5 1 5 m g l ,硫化物由4 8 0 m g l 降至1 3 m g l 。该净化工艺系统具有以下特点: 自流化,不需任何电力,节省能源,减少6 0 的运转费;投资少、易维修、 管理方便:对猪场污水中重金属能有效脱除。但其对废水的处理效果受地域及 气候条件影响较大,且系统需占用较大面积。 ( 3 ) 沉淀池升流式厌氧污泥床曝气池气浮池三级氧化塘工艺1 8 】 中国科学院广州能源所采用固液分离u a s b 生物曝气池气浮池三级氧化 塘工艺对广东省东莞市某规模化猪场废水进行处理,养猪场日排放废水达6 0 0 m 3 以上,原废水c o d 浓度高达6 0 0 0 8 0 0 0 m g l 。实验表明,厌氧处理和曝气池出 水c o d 分别为1 3 0 0 m g l 和7 3 0 m g l ,最终出水c o d 达1 5 0 2 0 0 m g l ,n h 3 一n 达 3 l m g l ,处理出水水质达到畜禽养殖业污染物排放标准( g b l 8 5 9 6 2 0 0 1 ) ,但 由于该规模化养猪场地处当地居民生活饮用水源上游,废水应执行一级排放标 准,为此该规模化养猪场尚需进行其废水处理工程的改造。 ( 4 ) 接触氧化水解( 酸化) 两段接触氧化混凝工艺 成文【1 2 l 等采用接触氧化水解( 酸化) 两段接触氧化混凝工艺处理高浓度养 猪场废水,在最佳试验条件( 好氧池停留时间l o h ,气水比1 5 :l ,水解两段接触 氧化池各单元停留时间8 h ,气水比1 2 :1 ) 下,进水c o d 小于5 0 0 0 m g l ,经处理 后出水c o d 平均去除率大于9 7 ,b o d 5 去除率大于9 8 ,氨氮去除率大于9 6 , 但该工艺较为复杂,能耗较高。 该工艺选用经实验室培养驯化的优势菌进行扩大培养后,用新型的多孔水泥 4 硕士学位论文 填料浸泡吸附固定,然后放入生物氧化池中,这种挂膜启动方法比传统的挂膜启 动方法快、微生物生长好,并且处理效果好,处理时间短。水解池内充填该种多 孔填料,能显著增加生物附着量,提高处理效果。 在采用接触氧化法处理养猪场废水的研究中,陈繁忠1 1 3 】等采用煤渣作为填 料,以光合细菌培养物作为挂膜菌,结果表明:养猪场废水的c o d 、n h 3 - n 、 n 0 2 _ n 、s 2 的平均去除率分别达到8 9 3 、8 0 1 、9 0 6 、8 2 4 ;水中光合细 菌数从5 8 0 个n l l 增加到4 8 1 0 4 个i i l l ,经处理后的水可直接排入养鱼池,成 为水产养殖的良好原料,从而达到了废水资源化的目的。 ( 5 ) c s t r s b r 工艺 林伟华【1 4 】等采用“c s t r ( 全混合发酵) + s b r 工艺对杭州田园养殖场原有 养猪场废水处理设施进行技术改造,原废水水质为:c o d9 6 0 0 m g l 、b o d 5 5 0 0 0 m 酣、t n1 3 0 0 m g l 、n h 3 - n8 0 0 i i l g l 、s s6 0 0 0 m g l ,实际运行情况表明,工 艺中的好氧反应池的脱氮效果特别理想,达9 9 以上,而且合理的池型结构确保 了良好的出水效果,最终各项水质指标达到:畜禽养殖业污染物排放标准 ( g b l 8 5 9 6 2 0 0 1 ) 。该工艺自动化程度高,运行管理方便,效果良好,已通过验 收,但工程投资较大( 一期投资1 5 0 万元,二期投资1 9 0 万元) ,运行费用较高 ( 运行成本为1 5 元m 3 废水( 不含折旧) ) 。 ( 6 ) 氨吹脱a 2 o 工艺 孙群剁1 5 】等介绍了氨吹脱a 2 o 工艺处理杭州某i i 级集约化养猪场废水的工 程实例。原废水水质为:c o d1 0 7 0 0 m g l 、b o d 5 6 8 0 0 m g l 、n h 3 - n8 0 6 m g l 、s s 3 0 0 0 m g l ,污水处理站运行监测结果表明,该工艺对各水质指标的平均去除率超 过9 0 ,出水的各项指标均符合畜禽养殖业污染物排放标准( g b l 8 5 9 6 2 0 0 1 ) 。 该工艺具有剩余污泥少,耐冲击负荷能力强,难降解有机物去除效率高等优点。 但其占地面积大( 6 0 0 i n 2 ) ,建设费用昂贵,而且运行费用也较高( 8 6 元o 废 水) 。 总体来看,目前国内对养猪场废水处理的研究已取得了一定的成果,出现了 很多新型工艺,但多数还停留在实验阶段,现场应用的较少。有些工艺虽然处理 效果好,但仍具有较大的局限性,如工程投资高、耗能大等,难以在广大城镇地 区及经济落后的农村地区推广应用。 第1 章绪论 因此,研究开发经济有效并能实现资源化利用的畜禽废水处理新技术、新方 法,已成为解决我国养殖业污染的关键所在。而其中,生物生态方法尤其是其 中的水生植物净化技术无疑将扮演重要角色。水生植物净化技术的最大优点是可 以通过植物的吸收、吸附作用,降解、转化水体中的营养物质,继而通过收获植 物体的形式将有机污染物从水域系统中清除出去。因此,这种方法常常可以达到 标本兼治的效果。 1 2 水生植物应用于污水处理简述 水生植物可通过光合作用将光能转化为有机能并向周围的环境释放氧气,在 水生生态系统中处于初级生产者的地位,能够发挥多种生态功能,如短期储存氮、 磷、钾等水体中的植物营养物质、净化水中的污染物、抑制低等藻类的生长和促 进水中其他水生生物的代谢,与藻类相比大型水生植物的特点是更易于人工操 纵,即可通过人工收获将其固定的氮磷带出水体,这些特点是利用大型水生植物 进行污水处理特别是针对湖泊富营养化治理的理论基础【1 6 】。 水生植物生长快速,在适宜环境条件下,能够在短时间内大量繁殖新的个体 形成一定规模的种群及群落,植物体生长繁殖过程中大量吸收利用水体中的氮、 磷等营养物质,同时植物体对重金属及各种化学污染物等有毒有害物质也有一定 的富集作用、对水体水质有相当程度的净化作用,而且使水体中
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