含氮化合物是引起水體富營養(yǎng)化的主要物質(zhì),由于豬場廢水中含有大量的含氮化合物,氮的去除已經(jīng)成為國內(nèi)關(guān)注的焦點。厭氧氨氧化(Anammox)工藝由于具有高效的脫氮能力且處理成本,成為國內(nèi)外研究的熱點。由于豬場廢水中含有大量的有機(jī)物和懸浮物,限制了該工藝對豬場廢水進(jìn)行脫氮。本論文首先研究了化學(xué)絮凝劑和厭氧消化過程對豬場廢水的預(yù)處理去除SS和有機(jī)物的效果;其次研究了豬場廢水中的有機(jī)物對Anammox過程的影響;最后研究了利用亞硝化-Anammox一體化工藝處理豬場廢水的可行性。(1)探究了豬場廢水的預(yù)處理技術(shù)。首先研究了常見的絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)和聚合硫酸鐵(PFS)對豬場廢水的預(yù)處理效果;當(dāng)PFS達(dá)到1000mg/L時候,豬場廢水中的SS和SCOD的去除效率分別達(dá)到69.7%和30.2%;當(dāng)添加750mg/L的PFS和80mL的PAM時,SS和SCOD的去除效率為87.1%和31.5%說明PFS和PAM對豬場廢水中的SS和有機(jī)物的去除效率較好,但是所需劑量較大成本較高。厭氧消化過程能夠有效的分離豬場廢水中的SS和SCOD,經(jīng)過19天的厭氧消化,其厭氧消化組,添加PFS的厭氧消化組以及添加鐵離子的厭氧消化組中的SS去除效率分別是52.4%,62.1%和70.0%;SCOD去除效率50.3%,56.7%和60.3%;這表明厭氧消化過程能有效的去除中豬場廢水中的有機(jī)物和懸浮物,通過添加絮凝劑和鐵離子能分別提高厭氧消化過程中有機(jī)物和SS的去除。(2)探究了豬場廢水中有機(jī)物對厭氧氨氧化工藝影響。由于豬場廢水中的有機(jī)物主要是以被生物難以利用的惰性有機(jī)部分;在第二階段,豬場廢水中的有機(jī)物以惰性有機(jī)物為主,氨氮和總氮的平均去除率分別是77.2%和71.6%,Anammox細(xì)菌的活性受到的一定的抑制作用,但Anammox系統(tǒng)還是可以穩(wěn)定脫氮;該實驗結(jié)果也說明豬場廢水中的惰性有機(jī)物對Anammox工藝的影響程度有限;在第三階段,在豬場廢水中添加乙酸鈉,第132天的時候氨氮和總氮的去除效率降低到47.7%和48.8%,表明Anammox過程逐漸被惡化。高通量測序結(jié)果分析了Anammox工藝處理豬場廢水中菌群的尤其是功能微生物的豐度的變化,Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia是兩種Anammox過程的功能細(xì)菌;豬場廢水中存在不足的生物易降解有機(jī)物的時候,Anammox細(xì)菌的菌群豐度從第104天的5%在第131天下降到1.41%,與此同時反硝化細(xì)菌Thaurea從第28天的0.07%增加到第104天的1.91%,在131天繼續(xù)提高到4.77%;實驗結(jié)果證明當(dāng)豬場廢水中含有有限的可生物利用的碳源的條件下,Anammox工藝可以處理豬場廢水。(3)探究了亞硝化-Anammox一體化(PN/A)工藝處理豬場廢水的可行性。本章首先研究了低濃度溶解氧(0-0.2 mg/L)和間歇曝氣的方式啟動PN/A反應(yīng)器,第68天的亞硝酸鹽和硝酸鹽產(chǎn)量轉(zhuǎn)化效率(η)(28%)值在第124天降低至13%,說明PN/A反應(yīng)器啟動成功;然后利用PN/A工藝處理豬場廢水,實驗過程中逐漸提高豬場廢水的稀釋比例作為PN/A過程的進(jìn)水,相應(yīng)的化學(xué)需氧量(COD)與氨的比率(COD/N)逐漸增加到0.8,1.33和1.67,氨氮和總氮去除效率分別高于90%和70%,說明PN/A反應(yīng)器保持良好的脫氮性能。且COD去除值(COD_(去除))與氨(COD_(去除)/N)的比率在0.1和0.3之間,這表明進(jìn)水中具有較高COD/N比的條件下,PN/A系統(tǒng)仍然可以保持良好的脫氮性能,只要保持較低COD_(去除)/N比值。通過16S-rDNA技術(shù),Candidatus Brocadiacese的豐度從第125天的8.61%降至第173天的約4.56%,并保持穩(wěn)定的比例(第235天為3.41%)。我們的研究提供了PN/A處理豬場廢水的啟動策略。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X713
【部分圖文】：

功處理厭氧污泥消化沼液的規(guī)�；瘧�(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計全世界一共有在建的和 8 個處于設(shè)計階段的[26]；具體分布見下列圖；但是成功用 Anammox 技術(shù)處理豬場廢水的應(yīng)用。可能是兩個原因水中可生物降解的有機(jī)底物不足以支持完全異養(yǎng)反硝化，但可和其他異養(yǎng)細(xì)菌的大量生長。反硝化細(xì)菌和其他異養(yǎng)細(xì)菌的生x 細(xì)菌 100 倍左右，不可避免地會減少 Anammox 菌的豐度甚x 菌全部消失[27]。豬場廢水中含有大量有機(jī)物，包括懸浮固體生物降解的有機(jī)化合物。這種有機(jī)物質(zhì)會影響厭氧氨氧化酶機(jī)物質(zhì)在預(yù)處理過程中被去除。有機(jī)物的存在會促進(jìn)異養(yǎng)微繁殖，一方面來說通過反硝化作用可以促進(jìn)總氮的去除效率量過高便會威脅 Anammox 菌的生長，使得系統(tǒng)的崩潰。另外ox 的細(xì)菌世代周期較長（11-13d）、且細(xì)胞產(chǎn)率低、對水質(zhì)場廢水厭氧消化液成分十分復(fù)雜，不僅含有大量腐殖質(zhì)，還含等[28]。這些因素致使 Anammox 很容易被淘汰出去，從而使得統(tǒng)崩潰。

(mg/L) (mg/L) (min)1 500 -- 52 750 -- 53 1000 -- 54 1500 -- 55 750 20 56 750 40 57 750 60 58 750 80 5豬場廢水 PFS 氯化鐵 厭氧污泥(mg/L) (mg/L) (VSS g/L)1 -- -- 32 300 -- 33 -- 300 34 300 300 3

2.3.2 厭氧消化過程處理豬場廢水的運行性能2.3.2.1 厭氧消化過程中有機(jī)物和懸浮物的降解豬場廢水首先會通過格柵過濾其中的懸浮大顆粒物體，如一些飼料或者豬糞殘渣等，其次會通過離心機(jī)進(jìn)行固液分離，但是豬場廢水通過離心機(jī)后懸浮物的分離并不徹底，里面還是會殘留很多粒徑較小的懸浮物；一般來說這部分懸浮物需要絮凝劑進(jìn)行固液分離，由上面的實驗結(jié)果表明，聚合硫酸鐵的市場價格在1.5 元/kg，每立方豬場廢水需要 1.5～2 元,這個成本還是挺高的對于養(yǎng)豬行業(yè)整體利潤較低的情況下。厭氧消化過程一方面可以利用微生物的絮凝作用降低豬場廢水中的 SS,一方面也可以利用微生物的分解代謝作用將部分 SS 降解，因為揮發(fā)性固體的比例約為 54％，因此 SS 能夠被厭氧降解，從而也會降低 SS 的濃度。本實驗中為了評估 PFS 和鐵離子對厭氧消化過程中 SS 的分離效果，一方面添加PFS 增強(qiáng)厭氧消化的絮凝作用，一方面添加鐵離子增強(qiáng)微生物的代謝作用，以及在厭氧消化體系中共同添加 PFS 和鐵離子。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2840275