密級(jí)： 論文編號(hào)： 8210107061 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 學(xué)位論文 藝 處理高氨氮豬場(chǎng)廢水厭氧消化液 8210107061 I 摘 要 豬場(chǎng)廢水具有高氨氮、高有機(jī)物濃度、高懸浮物等特點(diǎn)， 在以往的豬場(chǎng)廢水處理中，通常采用厭氧產(chǎn)沼氣的方法進(jìn)行處理，對(duì)氨氮沒(méi)有去除效果，氮的污染仍是一大問(wèn)題；并且，豬場(chǎng)廢水經(jīng)過(guò)厭氧處理后，采用傳統(tǒng)生物脫氮工藝對(duì)消化液中氮的去除更加困難。因此，有必要研究開(kāi)發(fā)新型生物脫氮工藝。 本 文 研究了短程硝化 要結(jié)果如下： （ 1）以好氧活性污泥接種，成功啟動(dòng)了短程硝化反應(yīng)器 ，出水亞硝氮濃度占總硝態(tài)氮濃度達(dá)80%以上， N/ 1:1 左右 ，總無(wú)機(jī)氮的平均去除率達(dá) （ 2） 當(dāng)溶解氧（ 度在 、氨氮負(fù)荷 N/d 和 在 ， 可以使亞硝酸鹽得到穩(wěn)定積累， 出水亞硝氮 /總硝態(tài)氮大于 90%，出水 N 接近 足厭氧氨氧化的進(jìn)水要求。 （ 3）具有硝化反硝化性能的污泥經(jīng)過(guò) 150多天的培養(yǎng)馴化， 轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬醢毖趸勰啵?污泥顏色逐漸由最初的黑褐色變?yōu)?棕褐 色到最后變?yōu)闇\紅色。 （ 4） 在非基質(zhì)濃度限制條件下，進(jìn)水 N/變化不僅直接影響 到 N、 N 的去除率變化，而且其還與亞硝氮與氨氮去除比和硝氮生成比之間具有相關(guān)性。 （ 5） 當(dāng)反應(yīng)器中 度達(dá)到 150 時(shí)，厭氧氨氧化反應(yīng)受到抑制，該抑制可以通過(guò)添加少量的羥氨得以解除。 （ 6） 在進(jìn)水氨氮濃度為 下，經(jīng) 短程硝化 厭氧氨氧化工藝 處理后 ，出水平均 ， 度為 ， 度為 ，具有良好的實(shí)際應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性。 關(guān)鍵詞 ： 豬場(chǎng)廢水厭氧 消化液，脫氮，短程硝化，厭氧氨氧化 he of of by in of It is to of it to of of by it is to to of in as (1) as in 0%, N/is :1, of (2) O , N N /d pH be in 0%, N/is of (3) as it by 50 of to at (4) of N/in of of N (5) 50, is be by a of (6) N of ,N, of , , of of 錄 第一章 引言 . 1 . 1 . 3 然處理法 . 3 物理化學(xué)處理方法 . 4 傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮 . 6 新型生物脫氮 . 8 義與內(nèi)容 . 11 第二章 短程硝化的啟動(dòng) . 13 . 13 . 13 試驗(yàn)材料 . 13 試驗(yàn)方法 . 13 試驗(yàn)裝置 . 13 分析項(xiàng)目與方 法 . 14 . 15 污泥馴化及反應(yīng)器啟動(dòng) . 15 程硝化啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)總無(wú)機(jī)氮去除 . 16 . 17 第三章 短程硝化影響因子研究 . 18 . 18 . 18 試驗(yàn)材料 . 18 試驗(yàn)方法 . 18 試驗(yàn)裝置 . 19 分析項(xiàng)目與方法 . 19 . 19 溶解氧（ 短程硝化的影響 . 19 氨氮負(fù)荷變化對(duì)短程硝化的影響 . 22 . 24 . 28 第四章 厭氧氨氧化污泥馴化培養(yǎng) . 29 . 29 . 29 試驗(yàn)材料 . 29 試驗(yàn)方法 . 29 試驗(yàn)裝置 . 30 分析分析與方法 . 30 . 30 反應(yīng)遲滯階段 . 30 優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化階段 . 32 活性提高階段 . 32 穩(wěn)定運(yùn)行階段 . 34 污泥 培養(yǎng)過(guò)程反應(yīng)器中污泥外觀的變化 . 35 . 35 第五章 厭氧氨氧化運(yùn)行性能影響因子研究 . 36 . 36 . 36 試驗(yàn)材料 . 36 試驗(yàn)方法 . 36 試驗(yàn)裝置 . 37 分析項(xiàng)目與方法 . 37 與討論 . 37 不同總無(wú)機(jī)氮濃度對(duì)厭氧氨氧化影響 . 37 不同 . 39 羥胺對(duì)厭氧氨氧化的影響 . 42 . 43 第六章 藝運(yùn)行性能研究 . 45 . 45 . 45 試驗(yàn)材料 . 45 試驗(yàn)方法 . 45 試驗(yàn)裝置 . 46 分析項(xiàng)目與方法 . 46 . 46 厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng) . 46 聯(lián)合工藝運(yùn)行性能 . 47 聯(lián)合工藝效益分析 . 48 . 48 第七章 全文結(jié)論與建議 . 50 . 50 . 51 . 51 參考文獻(xiàn) . 53 致謝 . 58 V 作者簡(jiǎn)歷 . 59 英文縮略表 英文縮寫(xiě) 英文全稱(chēng) 中文名稱(chēng) 氧氨氧化工藝 化需氧量 學(xué)需氧量 DO 解氧 FA 離氨 離亞硝酸 N 氮 硝氮 氮 硝態(tài)氮 批式反應(yīng)器 程硝化反硝化工藝 SS 體懸浮顆粒物 TN 氮 流式厭氧污泥床 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 引言 1 第一章 引言 氮的排放及其危害 改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的提高及各地 “菜籃子 ”工程的實(shí)施，使我國(guó)一躍成為世界第一養(yǎng)豬和豬肉消費(fèi)大國(guó)。隨著養(yǎng)豬行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大 ，規(guī)?；⒓s化養(yǎng)豬生產(chǎn)迅速發(fā)展，資料顯示（陶朝輝等， 1999） ,1998 2001年全國(guó)年出欄肉豬 50萬(wàn)頭以上的豬場(chǎng)或?qū)I(yè)戶達(dá) 100萬(wàn)個(gè)左右 ,年出欄肉豬 占全國(guó)生豬年出欄總數(shù)的 22% 26%，其中規(guī)模化豬場(chǎng)豬出欄頭數(shù)占全國(guó)豬出欄頭數(shù)的比例逐年上升 :1998年為 1999年， 2000年， 2001年達(dá)到 鄧蓉等， 2004） 。 規(guī)?；i場(chǎng)數(shù)量逐年增加的同時(shí)，豬糞尿及沖洗水量也相應(yīng)大幅度增加，而且更加集中，并且大量豬場(chǎng)廢水未能得到有效的回收利用與處理 處置就直接排放，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。 豬場(chǎng)廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，含有大量有機(jī)物、氨氮和磷，表 1 為豬的糞尿排泄量及污染物指標(biāo)（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等， 1999）。有關(guān)資料表明，豬場(chǎng)廢水中 達(dá) 2000 8000， 0000， 1500， 2000， 300（李寶林等， 1997；王新謀等， 1997），可見(jiàn)豬場(chǎng)廢水中氮的濃度基本上是生活污水的 2050 倍。 表 1豬的糞尿排泄量及污染物指標(biāo) of of 別 飼養(yǎng)期(d) 每頭日排泄量 (污 染 物 指 標(biāo) 糞量 尿量 合 計(jì) 糞中 尿中 種公豬 365 3 . 0 4 . 0 7 . 0 6 . 0 1 0 . 0 ) 乳母豬 365 2 . 5 4 . 2 4 . 0 7 . 0 6 . 9 1 1 . 0 ) 備母豬 180 2 . 1 2 . 8 3 . 0 6 . 0 5 . 1 8 . 8 0 ) 欄豬 (大 ) 88 ( ( (總氮 (g/L) 欄豬 (中 ) 90 ( ( (磷 (g/L) ：括號(hào)內(nèi)數(shù)字為平均值。 in 據(jù)北京市環(huán)保局對(duì)一些豬場(chǎng)排放的豬糞尿進(jìn)行監(jiān)測(cè)并用國(guó)家污染排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，化學(xué)需氧量超標(biāo) 53 倍，五日生化耗氧量超標(biāo) 76 倍，懸浮物超標(biāo) 4 倍，三項(xiàng)綜合指數(shù)（ 到嚴(yán)重污染程度（劉紅， 2000）。有資料表明我國(guó)畜禽糞便污染已超過(guò)生活污染和工業(yè)污染成為第一大污染源，其中規(guī)?；i場(chǎng)污染占很大的比重。根據(jù)農(nóng)業(yè)部環(huán)境監(jiān)測(cè)總站 1999 年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，集約化養(yǎng)殖場(chǎng)排放污水氨氮、總磷等指標(biāo)超標(biāo) 20 倍以上，除偏遠(yuǎn)且流態(tài)特殊的洱海和博斯騰湖外全部處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，這其中養(yǎng)殖場(chǎng)污染的貢獻(xiàn) “功不可沒(méi) ”。僅以浙江為例，養(yǎng)殖場(chǎng)排放污染物已占到水體富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)來(lái)源的 60%以上（ 賈玉霞， 2002） 。 在以往的豬場(chǎng)廢水處理中，通常采用厭氧產(chǎn)沼氣的方法進(jìn)行處理，對(duì)氨氮沒(méi)有去除效果。并中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 引言 2 且，豬場(chǎng)廢水經(jīng)過(guò)厭氧處理后，好氧后處理過(guò)程中氮的去除更加困難。因此，豬場(chǎng)廢水氮素污染仍然是一大環(huán)境問(wèn)題。 氮素廣泛存在于自然界，主要以有機(jī)氮化合物（動(dòng)物蛋白、植物蛋白）、氨氮（ N）、亞硝氮（ 硝氮（ 氮?dú)猓?及氮氧化物 （ 形式存在，不同形態(tài)的氮具有不同的環(huán)境功能。人類(lèi)開(kāi)發(fā)活動(dòng)對(duì)正常氮素循環(huán)的破壞，導(dǎo)致中間產(chǎn)物的積累，將對(duì)人類(lèi)和其生存的環(huán)境造成不良影響（表 2）。 各種形式的含氮化合物排入水中引起了嚴(yán)重的水體污染，氨氮和亞硝氮是其中的主要氮素污染物，在近幾年我國(guó)七大水系的主要污染指標(biāo)中，氨氮位居第三（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局， 2001；國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局， 2002），成為水體氮素污染的首惡。 水體氮素污染造成的環(huán)境危害日益嚴(yán)重，最主要的是引起藻類(lèi)的過(guò)度繁殖，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。水體富營(yíng)養(yǎng)化不但給水體環(huán)境造成了嚴(yán)重的 危害，而且造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，主要表現(xiàn)為：藻類(lèi)散發(fā)出的腥臭使水味變得腥臭難聞；藻類(lèi)形成的 “綠色浮渣 ”使水質(zhì)渾濁，水體透明度降低；許多藻類(lèi)向水體釋放有毒有害物質(zhì)，引起魚(yú)、貝中毒；作為城市供水水源時(shí)，影響供水水質(zhì)并增加治水成本；破壞水生生態(tài)，導(dǎo)致農(nóng)漁業(yè)欠收。國(guó)外通常將總氮濃度超過(guò) ，總磷濃度超過(guò) 作為富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)總氮濃度超過(guò) 、總磷濃度超過(guò) 作為富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)調(diào)查，我國(guó)位于長(zhǎng)江中下游流域及人口密集的城區(qū)附近的湖泊水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化十分嚴(yán)重。 表 1素循環(huán)中間產(chǎn)物的不良影響 of in 化物 不良影響 參考文獻(xiàn) 氨（ 毒害水生生物，消耗溶解氧， 誘發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化，影響鹵化水消毒 et 1992; et 1989 羥胺（ 對(duì)生物劇毒，產(chǎn)生亞硝酸鹽 975 硝酸（ 誘發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化 et 1992 亞硝 酸鹽（ 致癌，與血紅細(xì)胞結(jié)合窒息， 消耗溶解氧，誘發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化 987;et 985 氧化氮（ 引起酸沉降，破壞臭氧層 et 981 氧化亞氮（ 引起酸沉降，破壞臭氧層 990 水體氮素污染還會(huì)引起生態(tài)以及健康方面的有害影響，最直接的影響是氨對(duì)水生生物的 毒害。氨在水中以離子（ 分子 的形態(tài)存在，引起毒害作用的主要是 于大部分魚(yú)而言，水中 。進(jìn)入水體的氨氮在硝化 菌的作用下，可氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，消耗大量氧氣。完全氧化 1氮約需 解氧，在二級(jí)處理出水中，氨氮需氧量占總需氧量的比例可高達(dá) 假如水體沒(méi)有足夠的稀釋能力，二級(jí)處理出水排入水體后，氨氮將消耗大量 低水體質(zhì)量，嚴(yán)重影響水生生態(tài)系統(tǒng)。 另外，硝酸鹽和亞硝酸鹽（直接排放或氨氮轉(zhuǎn)化而來(lái)）也是嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的有害物質(zhì)。人體吸收亞硝酸鹽后能誘發(fā)高鐵血紅蛋白癥，因主要發(fā)生于嬰兒中，又被稱(chēng)為 “藍(lán)嬰兒 ”，可導(dǎo)致中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 引言 3 嬰兒窒息。硝酸鹽和亞硝酸鹽在人體中還會(huì)轉(zhuǎn)化成亞硝胺，據(jù)有致畸、致癌、致突變作用，對(duì) 人體有嚴(yán)重的潛在威脅。研究表明，硝酸鹽攝入量大的人群，胃癌發(fā)生率也高。 綜上可知，豬場(chǎng)廢水中的氨氮排放量大，對(duì)水體環(huán)境污染嚴(yán)重，威脅人類(lèi)健康，并且氨氮去除困難，因此，有必要對(duì)豬場(chǎng)廢水中氨氮去除進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究。 隨著人們對(duì)豬場(chǎng)廢水中氮污染危害性認(rèn)識(shí)的加深，各種治理氮素污染的技術(shù)逐步發(fā)展，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的豬場(chǎng)廢水脫氮處理技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)。大量的文獻(xiàn)報(bào)道表明，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)豬場(chǎng)廢水氮的去除技術(shù)主要分為自然處理法、物理化學(xué)處理法和生物處理法。 自然處理法 豬場(chǎng)廢水中含 有豐富的氮素以及磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，進(jìn)行無(wú)害化處理后可施入森林、草地、池塘、農(nóng)田、菜地、果園等生態(tài)系統(tǒng)，參與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，保持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。還田利用的關(guān)鍵是土地承載能力和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸距離問(wèn)題。主要農(nóng)作物典型種植地區(qū)農(nóng)田中豬糞當(dāng)量有機(jī)肥最大年適宜施用量 (土地承載能力 )為：蔬菜種植地區(qū) 150t/h a ，糧棉瓜果夾種地區(qū) 105 t/h a ，純糧種植地區(qū) 60 t/h a （沈根祥等， 1994）。 曾悅等（ 2004）對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物作為肥料還田的經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，使用糞肥的費(fèi)用低于使用化肥的費(fèi)用，在 糞肥使用費(fèi)與化肥使用費(fèi)持平的情況下，糞肥可以從較遠(yuǎn)的供給地運(yùn)到使用地，豬糞的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離為 13.3 還田利用的優(yōu)點(diǎn)是（鄧良偉； 2001）： （ 1）零排放，最大限度實(shí)現(xiàn)資源化，可以減少化肥施用，增加土壤肥力； （ 2）投資??； （ 3）不耗能，無(wú)需專(zhuān)人管理，基本無(wú)運(yùn)行費(fèi)。 但是，當(dāng)前我國(guó)規(guī)?；i場(chǎng)廢棄物還田利用仍存在以下問(wèn)題： （ 1）還田過(guò)程中相當(dāng)數(shù)量畜禽糞尿從農(nóng)田流失到水體中 ,引起水體富營(yíng)養(yǎng)化； （ 2）豬糞含水量大、惡臭 ,帶來(lái)處理、運(yùn)輸、施用極不方便； （ 3）需要容納畜禽糞尿的土地量大； （ 4）對(duì) 于不同的作物、不同的生長(zhǎng)季節(jié)，沒(méi)有建立統(tǒng)一的施肥標(biāo)準(zhǔn)（潘學(xué)峰等， 1995）。 工濕地處理 人工濕地系統(tǒng)是模仿自然濕地而設(shè)計(jì)的，通常是幾個(gè)深 50池分層鋪以粒徑不同的礫石或其它填料，并選擇適合的濕生植物。主要利用污水在池中緩慢流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的沉淀、過(guò)濾、光化學(xué)分解等理化作用，以及水生植物和池中填料表面的生物膜等的生物作用，使污水得到凈化。人工濕地可通過(guò)微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途徑去除廢水中的氮。人工濕地系統(tǒng)對(duì)入水水質(zhì)有一定要求，過(guò)高的固體物和有機(jī)污染濃度可能導(dǎo) 致系統(tǒng)失 效。因此，人工濕地處理豬廢水首先需要將廢水進(jìn)行固液分離、沉淀等 預(yù) 處理，去除沉淀物和漂浮物后，才中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 引言 4 能將分離液或上清液通入人工濕地。一般地，人工濕地系統(tǒng)往往作為豬場(chǎng)廢水的二、三及處理，如： K. C. 2004）采用沼澤 沼澤構(gòu)建人工濕地系統(tǒng)對(duì)豬場(chǎng)廢水進(jìn)行處理。 人工濕地處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)通?；趦煞N考慮，一種是 均溫度和水文特征；另一種是基于氨氮負(fù)荷。 美國(guó)墨西哥海灣計(jì)劃（ 結(jié)了人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的技術(shù)進(jìn)展。研究表明， 5%， 3%， 8%， 2%， 2%（ ， 2000）。 人工濕地除氮具有以下一些優(yōu)點(diǎn)： （ 1）充分利用地形，工程簡(jiǎn)單； （ 2）建設(shè)投資省，成本低； （ 3）處理能耗少，維護(hù)方便。 但是，人工濕地 也存在相當(dāng)多的問(wèn)題： （ 1）占地面積大 ， 一般一頭豬需要 凈化地， 土地緊張地區(qū)不適用； （ 2）處理效果受季節(jié)、雨量、氣溫及光照影響大，北方寒冷地區(qū)必須采取經(jīng)濟(jì)可行的保溫設(shè)施； （ 3）防滲處理不當(dāng)，容易造成地下水污染，衛(wèi)生條件差。 物理化學(xué)處理方法 氨吹脫、汽提是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程，即在高 時(shí)，使廢水與空氣密切接觸從而降低廢水中氨濃度的過(guò)程，推動(dòng)力來(lái)自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差。 水中的氨氮多以 者存在以下平衡關(guān)系： 3 （ 1 在 25 和 7 的條件下， 占的比例為 溫度不變， 高到 11 時(shí)， 提升溫度， P. H. 1995）等人用吹脫法除豬場(chǎng)廢水中的氮，研究表明，影響吹脫效果的因素主要是 度和氣液比 , 溫度為 22 、 氣流速率 90L/去除率達(dá)到 吹脫除 氮具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）工藝流程簡(jiǎn)單； （ 2）處理效果比較穩(wěn)定； （ 3）基建費(fèi)少。 同時(shí)存在著一些缺點(diǎn)： （ 1）容易生成水垢，影響吹脫效果； （ 2）調(diào)節(jié) 要加入大量的堿，因此運(yùn)行費(fèi)用比較高； （ 3）冬季（低溫）氨吹脫效率不高； （ 4）逸出的氨氮會(huì)污染大氣。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 引言 5 吹 脫 塔空 氣 和 N H 3出 水沉 淀 池P H 調(diào) 節(jié) 池排 泥空 氣進(jìn) 水圖 1脫除氮工藝流程圖 by 離子交換法通常采用 沸石作為離子交換劑。 沸石（ 一種開(kāi)采量很大的天然離子交換物質(zhì)。由于它的價(jià)格低于人工合成的離子交換樹(shù)脂，并且具有選擇吸附能力，因此常用于污水中氨氮的去除。污水連續(xù)通過(guò)沸石交換柱，使沸石的交換能力趨于飽和而不斷下降，當(dāng)出水中濃度超過(guò)運(yùn)行要求時(shí)，需對(duì)沸石進(jìn)行再處理。沸石選 擇性離子交換工藝主要由離子交換柱、再生貯液槽和吹脫塔三部分組成，其工藝流程如圖 1示，選擇性離子交換法對(duì)氨氮的去除率可達(dá)90% 97%。 R 1995） 等用沸石濾床對(duì)豬糞水作脫氮前處理，氨氮濃度從 1500下降到 400500；研究還表明，在前處理中，當(dāng)沸石與豬糞水體積比為 1： 10時(shí)，氨氮的去除率可達(dá)到 65%80%，每頭豬每天的處理費(fèi)用為 用過(guò)的沸石可被用作土壤肥料。 沸石離子交換脫氮的 優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在： （ 1）設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便； （ 2）具有綜合治理污染 廢水的功能； （ 3）吸附材料無(wú)毒、無(wú)害、耐磨、耐蝕。 但也存在以下缺點(diǎn)： （ 1）高濃度的氨氮廢水，會(huì)使樹(shù)脂再生頻繁而造成操作困難； （ 2）再生液仍為高濃度氨氮廢水，需再處理； （ 3）處理費(fèi)用昂貴。 離 子交 換 柱吹 脫 塔再 生 液 貯 槽進(jìn) 水再 生 液空 氣 和 N H 3空 氣出 水圖 1石離子吸附除氮工藝流程圖 by 國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 引言 6 傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮 自然界的微生物氮素循 環(huán)可分為以下幾個(gè)過(guò)程：固氮、氮的同化、氨化、硝化、反硝化、異化 型 硝酸鹽還原、厭氧氨氧化。見(jiàn)圖 1W 等， 2001） 圖 1生物氮素循環(huán) 統(tǒng)的生物脫氮途徑包括硝化和反硝化兩個(gè)過(guò)程。硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌作用完成 ,由于兩種菌對(duì)環(huán)境條件的要求不同 ,這兩個(gè)過(guò)程不能同時(shí)發(fā)生 ,而只能序列式進(jìn)行 ,即硝化反應(yīng)發(fā)生在好氧條件下 ,反硝化反應(yīng)發(fā)生在缺氧或厭氧條件下 ,因此 ,由此發(fā)展而來(lái)的生物脫氮工藝是將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開(kāi)的分級(jí)硝化反硝化工藝 ,或在兩個(gè)分離的反應(yīng)器中進(jìn)行 ,或在時(shí)間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行 ,以便硝化與反硝化能夠獨(dú)立地進(jìn)行。采用間歇曝氣的好氧 /缺氧交替工藝直接對(duì)豬場(chǎng)廢水進(jìn)行脫氮處理，一般能取得較好的效果。 1999） 采用具有 好氧 /缺氧交替功能的 序批式反應(yīng)器 (統(tǒng)直接處理豬場(chǎng)廢水，進(jìn)水 153和 1414,在硝化和反硝化各為 2h，沉淀排泥為 4水 分別為 和 ,去除率達(dá)到 98%以上。但由于豬場(chǎng)廢水濃度高，直接進(jìn)行好氧處理，裝置容積大，能耗和運(yùn)行費(fèi)用均高。 因?yàn)樨i場(chǎng)廢水有機(jī)污染物濃度高，往往先進(jìn)行厭氧處理后，再進(jìn)行好氧后處理。然而，豬場(chǎng)廢水厭氧消化液好氧后處理脫氮效果都很差。 眾多研究者（楊虹等， 2000；鄧良偉等 2002； . G. ， 1987）發(fā)現(xiàn)：豬場(chǎng)廢水經(jīng)過(guò)厭氧消化后，再利用序批式活性污泥法工藝 (行厭氧消化液好氧后處理， N 去除率僅為 30%80%，出水 N 濃度高于 200；最 高 除率僅為 出水 度一般在 500 以上。出水水質(zhì)不能滿足畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（ 8596 厭氧消化液好氧后處理效果差的主要原因在于：豬場(chǎng)廢水經(jīng)過(guò)厭氧消化后， 碳氮比例失調(diào)，碳源嚴(yán)重不足，給后續(xù)反硝化脫氮帶來(lái)困難。為此國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者主要采用預(yù)處理去除氨氮、外加碳源內(nèi)加碳源或內(nèi)外結(jié)合方式來(lái)調(diào)整豬場(chǎng)廢水的碳氮比。 （ 1） 預(yù)處理去除氨氮，改善碳氮比 1995）通過(guò)豬糞水中添加 反應(yīng)溫度為 25度，反應(yīng)時(shí)間為 1h， N:過(guò)鎂鹽和磷酸鹽的結(jié)晶沉淀， 0%以上， C/；在沉淀后接間歇好氧 /缺氧過(guò)程，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 引言 7 最終出水 1%和 99%, 0%。 （ 2） 加乙酸鈉 1997）等在缺氧開(kāi)始階段向兩個(gè) 一個(gè) 驗(yàn)結(jié)果表明，外加碳源與不加碳源相比，氮的去除率分別從 76%提高到 90%。 （ 3） 加葡萄糖 1996）等對(duì)后置反硝化處理豬場(chǎng)廢水中的氮的效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評(píng)估。研究顯示，進(jìn)水中的高濃度氨（ 1500 3000）在優(yōu)化菌種和控制 反硝化階段，通過(guò)添加葡萄糖作為補(bǔ)充碳源，出水氨氮濃度可以降到 100以下。 （ 4） 加原水 997)在 后置反硝化工藝中添加原水， 但是， 后置反硝化在引入豬糞原 水作為補(bǔ)充碳源后，原水中又有一部分 水 50 450。為此 004)利用實(shí)時(shí)控制手段來(lái)控制豬糞原水的最優(yōu)添加時(shí)間和添加量。其過(guò)程是通過(guò)硝酸鹽的變化對(duì)應(yīng)的氧化還原電位和 反硝化進(jìn)行的不徹底的時(shí)候，計(jì)算機(jī)發(fā)出脈沖指令，每周期向反應(yīng)器中加入 1止加原水并開(kāi)始曝氣進(jìn)行硝化反應(yīng)。通過(guò)對(duì)反應(yīng)器的實(shí)時(shí)控制， 4%和 96%。 鄧良偉 (2002)等 將部分豬糞原水引入好氧硝化池作為補(bǔ)充碳源，使 、氮、磷的比例調(diào)整到 N P= 11 7 1, 使 400,出水能達(dá)到很低濃度 (10),去除率達(dá) 99%以上。并由此提出了厭氧 加間歇曝氣（ 藝，與 程投資、剩余污泥量、 并能回收沼氣，不計(jì)沼氣收益 ,計(jì)沼氣收益 ,則 而且 盡管這些改進(jìn)的工藝使豬場(chǎng)廢水厭氧消化液好氧后處理能取得良好的脫氮效果。但是，補(bǔ)充外源碳源都會(huì)增加費(fèi)用，另外，補(bǔ)充的碳源不可能全部用于反硝化，剩余的碳源氧化需要能量。并且傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮還存在著以