UASB--SBBR组合工艺处理畜禽养殖废水试验研究

摘要

畜禽养殖废水是一种含高浓度有机物、高浓度氮磷且成分复杂的废水，目前已成为我国城市近郊及农村的主要污染物来源之一。本实验使用UASB-SBBR组合工艺处理畜禽养殖废水，研究了组合工艺的启动条件、稳定运行和参数优化。 经过103d的连续运行，组合工艺体现出良好的处理能力。稳定运行阶段，系统出水COD、NH4+-N、TN和TP平均浓度分别为234.3mg· L-1、14.8mg·L-1、34.9mg·L-1和26.3mg·L-1，去除率分别达到97.1％、95.7％、90.0％和28.9％。 UASB在稳定运行期间，当温度为35℃、回流比为3∶1、容积负荷为8.1kgCOD·(m3·d)-1时，COD的去除率达到85.6％，单位容积产气率2.2L·(L·d)-1，单位COD产气率316.9ml·g-1，沼气中CH4含量70.5％，出水VFA为204.0mg· L-1，反应器pH稳定在6.9以上。之后，本实验考察了容积负荷、回流比和温度等因素对UASB的影响。结果表明，进水COD容积负荷为8.1kgCOD·(m3·d)-1，温度控制在25～35℃之间，回流比为3∶1～5∶1时有利于UASB稳定运行和提高COD去除率。 SBBR经过103d的培养和驯化后，具备了处理养殖废水厌氧沼液的能力。当温度为室温，体积置换比为20％，反应器对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别达到78.7％、95.6％、89.6％和25.5％。 SBBR的DO优化实验发现，DO浓度对COD和TP去除率影响较小，主要是影响NH4+-N和TN的去除率。DO值直接影响反应器好氧区与缺氧区的比例，从而影响硝化和反硝化效果。本实验中，当平均DO浓度为1.4mg·L-1时，NH4+-N和TN的转化率分别为95.4％和89.4％，脱氮效果最佳。好氧阶段结束后，出水中NO2--N和NO3--N积累量分别为21.2mg·L-1和8.0mg·L-1，可以判断反应器的硝化反应是以短程硝化为主。另一方面，整个周期TN的去除量为69.8mg·L-1，而好氧阶段TN的去除量为42.7mg· L-1占总去除量的61.2％，可见反应器具有较强的同步硝化反硝化(SND)能力。 SBBR成功启动后，生物膜和悬浮污泥中的微生物种类、数量和优势菌种均发生较大变化。生物膜上存在着大量的硝化细菌和反硝化细菌，而聚磷菌则主要存在于悬浮污泥。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 畜禽粪水特性及其危害

1．2．1 畜禽粪水来源及特征

1．2．2 畜禽废水污染及危害

1．3 畜禽粪水处理技术研究进展

1．3．1 物化处理法

1．3．2 还田处理法

1．3．3 自然处理法

1．3．4 工业化处理法

1．4 UASB＼SBBR工艺简介

1．4．1 升流式厌氧污泥床反应器(UASB)

1．4．2 序批式生物膜反应器(SBBR)

1．5 生物脱氮除磷原理及研究进展

1．5．1 生物脱氮的原理

1．5．2 生物除磷的原理

1．6 论文研究目的和主要内容

1．6．1 论文研究目的

1．6．2 论文研究的主要内容

1．7 研究技术路线

第二章 实验设计、材料和方法

2．1 反应器设计与材料

2．1．1 反应器设计

2．1．2 实验用材料

2．2 实验条件

2．2．1 实验用原水水质

2．2．2 污泥接种

2．3 实验分析项目、方法和仪器

第三章 UASB处理养殖废水的启动及运行参数研究

3．1 UASB反应器的接种启动

3．2 UASB对主要污染物的去除效果

3．2．1 COD的去除效果

3．2．2 氨氮的去除效果

3．2．3 TP的去除效果

3．2．4 SS的去除效果

3．3 不同运行条件对UASB稳定运行的影响

3．3．1 容积负荷对反应器稳定运行的影响

3．3．2 回流比对反应器稳定运行的影响

3．3．3 温度对反应器稳定运行的影响

3．5 本章小结

第四章 SBBR处理厌氧沼液的启动及运行参数研究

4．1 SBBR的启动及运行

4．2 SBBR中对主要污染物的去除效果

4．2．1 COD的去除效果

4．2．2 N元素的去除效果

4．2．3 TP的去除效果

4．2．4 SS的去除效果

4．3 DO对SBBR反应器影响实验

4．3．1 DO优化实验

4．3．2 最优DO条件下单周期内C、N、P元素转化途径分析

4．4 碳源对SBBR系统脱氮除磷过程的影响

4．4．1 C／N比对COD去除的影响

4．4．2 不同C／N对N素转化的影响

4．4．2 不同C／P对TP去除率的影响

4．5 本章小结

第五章 微生物群落研究

5．1 试验方法

5．2 实验数据分析

5．3 群落分析

5．3．1 主要生物群落

5．3．2 与脱氮除磷相关的微生物群落分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

导师及作者简介