新型IC-SBBR组合工艺在猪场废水处理中的应用研究 140页

摘要摘要规模化养殖能够极大提高生产效率和饲养转换率，降低成本，增加经济效益；随着规模化养殖迅速发展，也带来了一系列的环境新问题，特别是规模化猪场废水是一种高含氮有机废水，传统的厌氧消化处理方法不具备生物脱氮的能力，且经常引起出水C／N比例失调，增加后续脱氮难度。本文立足于国内外规模化养殖废水生物处理研究的最新成果，提出采用新型IC．SBBR组合工艺处理猪场废水，详细研究该组合工艺处理猪场废水的启动特性和系统稳定运行条件优化，并考察了工艺工程化应用的可行性，充分利用两者的组合优势促进猪场废水高效脱碳除氮。实验室试验结果表明，通过接种部分厌氧污泥，IOC反应器通过62d培养驯化，容积负荷提升至6埏COD／(m?·d)，COD去除率达到81．5％，颗粒污泥粒径增大，但由于厌氧环境下将废水中少量有机氮转化为无机氮，IOC反应器出现了出水Ⅻ对-N浓度高于进水NH4+-N浓度情况。将城市污水处理厂氧化沟的活性污泥作为SBBR启动菌种来源，经过24d的培养驯化，SBBR的COD、NH4+-N和TP的去除率分别可以达到85％、90％和87％以上，并可以稳定运行，确定了SBBR合适运行工况为进水0．25h、厌氧3h、好氧7ll、沉淀0．5h、排水0．25h、闲置1h，排泥时间7d。实验室研究过程中，工艺对猪场废水中COD、N】时．N具有较高的处理能力，但总氮平均去除率仅有28．5％；本文通过增加SBBR缺氧．好氧交替频次和添加30％猪场原水两种方式，提升工艺的COD、NH4+．N特别是TN去除效果，增加SBBR缺氧．好氧交替频次可以使TN去除率提升到78．6％。添加30％原水可以使TN去除率提升到50％以上；而由于减少了硝态氮对除磷的干扰，TP去除率也可达到80％以上，处理系统的稳定性得到增强。同时，本文还探讨了同步厌氧氨氧化产甲烷反硝化在IOC-SBBR工艺中实现的可能性，实验室研究结果表明工艺启动完成后，厌氧氨氧化活性为4．12nlgNH4+-1W(gVSS·h))或者6．65mgN02。-N／(gVSS·h)；厌氧活性污泥呈红褐色，颗粒呈不规则的椭圆球状，污泥中的细菌有许多为不规则的短杆小球状细菌，属于厌氧氨氧化菌的典型特证；IOC反应器中亚硝氮的去除效果一直高于氨氮的去除效果，N02--N／NH4+-N去除的比率约为1．44，大于1．32的厌氧氨氧化理论值，n摘要说明IOC反应器N02。．N和N03。-N的去除，除了占主导地位的厌氧氨氧化反应外，通过反硝化作用也实现了部分硝态氮的去除。本文在实验室研究基础上，进一步对本工艺工程化的应用进行了研究，示范工程研究结果表明：通过在SBBR反应器中添加30％猪场原水增强厌氧消化液的可生化性，COD、N瞰+．N和口的去除效果得到明显提升；去除率分别提高38．9％、12．15％和7．2％；在IOC．SBBR工艺之后辅助人工湿地进一步脱氮除磷，组合工艺对高含氮猪场有机废水处理效果明显，经过16个月稳定运行，组合工艺的平均去除率：COD96．5％，NH4+．N89％，SS96．2％，TP86％；工艺出水水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596．2001)要求，折合吨废水处理费用为1．27元，工艺实现了良好的生态和社会效益。关键词：厌氧内外循环反应器：序批式生物膜反应器；猪场废水；生物脱碳除氮；厌氧氨氧化；运行优化ⅡnABSTRACTLarge-scale鼬gc缸greatlyilnpmVeprod毗onemci％cyandrai∞converSionrates，reducecosts锄dillcrea∞econ0IIlicefjEici％cy；、航血t11e瑚lpiddeVelopment0fl哪e—scale囱咖【illg，alsoca吣ea玳w∞riesof曲V讯mm酬p∞bler璐als0，especiallyswiI圮waStewatercontaill1li曲Ili臼ogen锄dorgallic，nle缸aditionmmethodof锄laerobicdigestioncan110thaVetheabilit)rofbiological11itrogcnre】【noval，andoRencallse廿1elowC／Nr撕oofn圮孤aerobicdige妣gnuid锄dmedi疏rellCeofbiocheInis缸ydeg啪撕0n．B够edonthelatestresearch伽iIlgsonswinewaStewaterbiolo酉cal臼ea_舡IlentinbomdomesticaIldabroad'me硎cleproposed吐latadopttllenewcombineIC-SBBR即cesst0仃eatsw沁删蚋Ⅳat％恤t也e彻l蛐gesof也ccombkproccssc锄realizebiolo百calni臼ogen锄dphospllor吣remoVale衢ciently；tlleSystemstart—upconditions0lmmiza虹onand也efe硒ibil毋engineeriIlgapplicatio鹤wered以ledstlldied．Thelat’orat0巧teStresultmdic砷ed廿lat、析m廿1eVaccillationof∞me孤∞robicsludge，日1eIOCreactortllrou曲62ddomesticatio玛thevoluIneloadp舳0tiont06埏COD，(nlj·d)，CODr即10valrateac址eved81．5％，an勰robic伊aIIularslud驴sizciIlCre勰es，butundertllean∞robicenvir讲lment，s伽neo唱a11ic11i们genconVertedt0tllein0玛allicIli仃Dge玛ca啷ed廿1eemuemⅫ”-Nconce咖r刁畸onof10Creactorw嬲higherm觚吐屺硼uent．廿leSBBRVaCcination嘶础d的m也eMu芏licipalSewageTreanIlentPl锄ts0xidationditIch’saCtiVesIudge，m吣ugll24ddomeSticatio玛COD，NH4十-NandnleTPrem0、试ra土ecouldaCllieve85％，90％and87％separa=tely’and也eSBBRopell撕onstcady，廿1eSBBR印propria：teopemtiI坞con拙ion嗍entef0．25k姐∞robic3h，∞robic7bprecipitation0．5h，draill0．25kidle1haIlda11r锄gedpu_tt)，tilIle7d．IIlthel籼rat0DrresearC也也eprocesslladⅡlelligllabil时onrelnoValofCOD锄dNH4十．N，bmnletotalIli仃ogen(1N)aver：age砌novalrateoIdyreached28．5％；7nle0ptimi幼土ionofSBBR0pemtionmodet0increa∞廿1eoxygen—anoxicaltemating缸qu∞cy锄diIlcreaSes30％mws咖ewaSteⅥ眦ercouldpromotionCOD，m+-N觚dspeciallyTNremoValmte，incre嬲edmeo珂gen一锄】【icalte加atiIlg骶qll钮cycausedⅡleTNn玎nova：lrjlteachieved78．6％．Increases30％饱wwaStewaternladenleIIInABSTRACTTN陀m0、试均主epromotiont0above50％，f10rredlJciIlgthenitritedisturbanceonmephosphon珞，TP陀movalmteals0acllieveda．bove80％，t11e$stem’ssta【bil时obta证sthee】【1lmce]∞僦．Att：hes绁I圮tilne，thearticleal∞diScussedthepossibili哆of虹ⅢultaneousmetllaIlogenesis谢也H箭藩监吩H时爵．用涔浓囹I刍肆j空堂烯哪n口N一舞蜊H<剥如积≮孺攀鬻鬻潲除。：影：瓤‘落’℃懑l}，籀豳九蔼I。．。瓣；爹一、’；迕。毒’爹灞：菱、。、翌l等气霎黧圈￡．～～篷一l暖翻■一—舅一_匝鎏器旺域村H如积嗣赠H、r&∞∞∞．uoI瞒莲n攻读学位期间的研究成果一、攻读博士学位期间所发表的学术论文【1】Yongm组gWu，Jinb∞WaIl'JihaiXion&Sh岫住Wang，PingGu．№entofAmmoIlia-richS、】IrineW鹞tew砒盱UsingaNo、，el10C—SBBRPl口∞鹞．Ad、嘲∞edMa士erialsRe∞眦ll'2010，113·114：655确1．(EI)．【2】№啦眦№№删X吨sh岫W鹳№GlL蝴0faFun础Ama曲把日触锄dIh圈m曲edW酣锄dshI嗡删s)fs咖删I培【jW咖呔啊缸蜮蹴A‘l、，召嗽edM籼黜吣20lo'113-114：1189．1194．㈣．【3】YoⅡgmmgWu，Binw{IIl，JiIlb∞W眦，JihaiXiong，Sh蚰fa、7l，锄g，PingGu．Optimi砑：ti∞i11日他A触embicDigestionFluidofSwimWilstI刑锄盯1忆|舡rlemBySBBRwi也Additi∞0f＆唧W瓠钯w砒|er．11圮Inte】mati∞alC0nf．eren∞伽RemoteSellsing，Environmem锄d1hnSportationEngin∞ring皿SETE2011)．(已录用，待刊，ED．【4】吴永明，万金保，熊继海，王顺发，顾平．游离氨在高含氮废水生物法处理中的作用及其研究进展．工业水处理，2010，36(9)：1-4．【5】吴永明，万金保，熊继海，王顺发，顾平．10C．SBBR联合工艺处理高氨氮猪场废水的快速启动与运行优化．工业水处理，2010，36(10)：16-19．【6】PingGll’Jinb∞w砜Yongmingwu，W醐y锄zh锄g’Huay锄He．Applica士i彻StlKlyofusingIC．SBBRp眦瞄sforlivestockw蜀雠eWa栅trea舡Ilent．2ndC0nfe他nce伽Envir0】咂lentalScien∞锄dhlf0I抛鲥∞Applica土ionTech肿lo斟(ESnT)2010，l：809-812．(ED．【7】PingGu，Jinb∞W锄，YbngmiⅡgWu，w朋y锄办锄吕Pilot-scale陀∞arch∞ni仃09∞r锄ovalby鹋quencing搬chbiofilIIlrea咖rf．orthepigslu玎眵．2ndC∞feren∞∞Envir0姗entalSci∞∞andIllfomationApplic商蚰Technolo斟(ES认T)2010，1：727·730．(ED．【8】万金保，邓香平，吴永明．SBBR工艺研究进展川．工业水处理，2008，28(09)：5-9．【9】万金保，何华燕，吴永明，顾平，张文燕．序批式生物膜反应器对猪场沼液脱氮的中试研究．中国给水排水，20lO，26(21)：127-129【10】邓香平，吴永明，万金保等．规模化畜禽养殖废水处理的新工艺研究【J】．江西能源，2008(3)：7-9．【11】万金保，邓香平，王敬斌，吴水明．sBBR挂膜前活性污泥培养与驯化的研究【J】．环境工程学报，2009，3(2)：246．248．n攻读学位期间的研究成果二、攻读博士学位期间主持和参与的科研项目已完成课题：【1】“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2007BAB23C02>_』《鄱阳湖生态保护与资源利用研究》项目子课题‘水污染控制及水质保护技术研究与示范》”，参与．【2】国家科技部农业科技成果转化基金项目(2006GB2C500156)“IC．膜法SBR工艺处理畜禽养殖废水中试”，项目技术负责人．【3】江西科技重点攻关计划项目—j‘IC．膜法SBR工艺处理畜禽废水及资源的循环利用”，项目负责人．【4】江西省科学院青年科技创新课题—p厌氧内循环(1C)反应器产甲烷颗粒污泥快速培养与应用研究”，项目负责人．【5】江西科技重点攻关计划项目—p生态节能型农村生活污水处理技术研究”，参加．。：●’‘‘‘在研课题：【l】江西省科技支撑计划项目一“城市污水处理厂污泥强化分级分相厌氧消化关键技术与设备开发研究”，项目负责人．【2】国家科技部农业科技成果转化基金项目(2010GB2C500242)—廿生态节能型农村生活污水处理技术中试与示范”，参加．【3】国家科技部入园入企项目—j‘规模化养猪场废水处理示范工程”，参加．【4】江西省科学院产学研项目—_“种猪养殖废水处理示范工程项目”，项目负责人．【5】江西省科技基础条件平台建设项目—，江西省水污染控制及其能源利用工程技术研究中心”，参加．·13ln攻读学位期间的研究成果三、攻读博士学位期间已申请或授权专利Q‘【1】吴永明，熊继海，万金保，王顺发，顾平，朱衷榜．10C．SBBR组合反应器．(20092024l890．x，实用新型)．【2】吴永明，万金保．厌氧．序批式膜生物反应器．人工湿地处理猪场废水的方法．(申请号：201010124744．6，发明专利)．【3】万金保，顾平，吴永明，熊继海．沼气池一生物膜反应器一人工湿地处理猪场废水工艺．≯(申请号：20lOlOl52262．1，发明专利)．．：【4】熊继海，王顺发，吴永明，杨沂风，万金保，顾平．无动力内外循环厌氧器．·‘警(200910186794．4。实用新型)．；：【5】王顺发，熊兵，李浩，熊继海，田先锋，吴永明．射流充氧脉冲布水器．：(200920188958．2，实用新型)．【6】熊继海，吴永明，万金保，王顺发，顾平，朱衷榜．一种高含氮猪场废水处理组合工艺．(申请号：200910186795．9，发明专利)．【7】王顺发，杨沂凤，熊继海，吴永明，万金保，顾平．一种无动力内外循环厌氧反应器．(申请号：200920241891．4，发明专利)．【8】王顺发，熊兵，李浩，熊继海，田先锋，吴永明．一种分散式的生活污水处理方法．(申请号：200910186381．6，发明专利)．132