两级AN/O工艺用于奶牛养殖低C/N值沼液处理

摘要

南方多雨的山区，奶牛养殖粪污经厌氧消化处理后，鉴于地形特征、气候条件及土地资源有限等因素，沼液用于农业还田易形成量大、周期短的灌溉特征，硝酸盐、磷及重金属在土壤中沉积，降雨淋溶即形成新的面源污染。一直以来由于沼液高NH3-N、低C/N值的特征，其处理工艺的选择是个难点，往往处在环保要求高而处理出水难以达标或稳定达标、运行费用高的两难境地。结合奶牛养殖废水的具体情况，寻找一种污染物去除效率高、投资少、适用于沼液的处理技术势在必行。
　　AN/O工艺是目前采用较为广泛、高效的一种脱氮工艺。具有负荷高、出水水质好、占地省等优点，两段AN/O的结合使得脱氮更为彻底。试验依托于光大（集团）鱼嘴牧场废水处理站的改造，设计沼液处理出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。研究包括：污泥的培养驯化、工艺直接用于沼液的处理效果、在沼液中添加未经消化的原养殖粪污水的处理效果、合适的添加比例、最优运行工况，为该工艺的设计、运行提供科学依据。
　　采用接种法培养污泥，待污泥成熟后，通过逐步提高基质—氨氮质量浓度到一定范围的方式驯化污泥，期间出水效果一直很好。试验研究得到以下结论：
　　对于高NH3-N高浓度的养殖废水，由于在厌氧消化过程中易降解的有机物总是优先得到去除，存在BOD5与COD、氮与有机物去除不同步的问题，残留在沼液中的COD主要为难生物降解的有机物，导致采用两级AN/O直接进行沼液处理过程中反应O1池的pH值下降至6.7、O2池的pH值下降至6.36（后期基本在5.7～6.0之间），严重影响了硝化菌生长代谢以及基质的有效性。系统对NH3-N去除率虽已较高（平均去除率为83.2％），但出水为52±10mg/L，远超过《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准的15mg/L。对SS的去除率为91.1%，出水SS为29±8mg/L，满足达标要求。对COD去除率为80.1%，出水COD为99±11mg/L，不满足稳定达标要求。为强化系统的脱氮能力，提出在沼液中添加未经消化的养殖场原粪污水，可维持系统合适的pH值的生境条件，从而达到提高系统硝化效果的目的。
　　添加原水后两级AN/O工艺对沼液的脱氮效果显著提高，对NH3-N平均去除率为94.2%，最高达97.2%，TN去除率最高达79.1%，在进水NH3-N值为302.6±8mg/L的条件下，出水均值为12.5mg/L，稳定在排放限值下。通过对各添加配比下对污染物去除效果分析知，只有在原水添加配比为20%～25%（此配比下B/C值稳定在0.52，B/N值稳定在2.0）时，系统AN1池、O1池、AN2池和O2池的pH值才能分别稳定在7.3、7.1、6.9和6.7。说明添加原水后，处理系统的pH值得到了明显的改善，为沼液中污染物的去除创造了良好的酸碱条件。并且配水比例小于20%～25%系统的pH都较低，说明配水比例可能存在一个阈值，只有超过这个阈值pH才能维持稳定，达到这个阈值的配比需达到20%～25%，此配比下的COD负荷为0.45kgCOD/kgMLSS.d，NH3-N负荷能稳定在0.119kgNH3-N/MLSS.d。此外，在沼液中添加原水，进水COD逐渐增大，但系统对其仍维持较高的去除率，去除率稳定在80%～90%之间，平均为84.6%，说明系统抗有机物冲击能力强。
　　通过对配水比例的显著性分析得知，原水添加比例变化对SS有一定影响，对COD、TN、NH3-N的影响显著；
　　通过正交试验知，两级AN/O工艺的最优运行工况为DO：2.0～3.0mg/L、r：200%、HRT：36h。此时的COD、SS、TN、NH3-N的去除率分别为91%、92%、75.1%、95%。并且对两级AN/O工艺净化效果进行沿程分析，得知第一级AN/O贡献率占整个去除率的95%左右，第二级AN/O主要起到补充、保障达标的作用。
　　采用两级AN/O工艺处理沼液，除COD不能稳定达标外，NH3-N、SS、pH均能达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放要求，说明该工艺是适合奶牛养殖场沼液的处理。

目录

封面

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目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 课题提出

1.3 课题研究的意义

2 试验概况

2.1 牧场及污水站概况

2.2 试验材料与方法

2.3 试验内容

2.4 本章小结

3 工艺的启动

3.1 污泥的培养

3.2 污泥的驯化

3.3本章小结

4 两级AN/O工艺用于沼液的处理

4.1 两级AN/O工艺直接处理沼液

4.2 小结

5 添加原水后工艺用于沼液的处理

5.1 添加原水后的处理效果

5.2 两级AN/O处理效果提高的原因

5.3 原水添加比例对两级AN/O效能的影响

5.4 原水添加比例的显著性分析

5.5 正交试验

5.6 各级AN/O效果分析

5.7 本章小结

6 脱氮机理及氨氮降解动力学探究

6.1 脱氮机理及影响因素

6.2 氨氮降解动力学探究

6.3 本章小结

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献