- 接触氧化或人工湿地 [ 14～19 ]等等 。 常温厌氧消化 HRT一般在 20 天以上 ,这么长
时间厌氧消化后沼液中 BOD5 几乎转化完毕 ,仅残 留有部分难降解 COD ,这给后处理 ,尤其是采用好 氧生物处理带来困难 。
基于既有利于厌氧消化又有利于好氧后处理效 果的考虑 ,寻找一个适宜的厌氧消化 HRT值得探 索 。通过控制厌氧消化进程使容易降解有机物不至 于降解过低 ,从而有利于沼液的好氧后处理 。但是 有研究发现 ,对于处理猪场粪污通过缩短厌氧消化 时间来改善沼液好氧后处理的性能是不可行的 [ 8 ] 。 312 氮磷的后处理
国内外可生化性的评价方法大致可分为好氧呼 吸法 、微生物数量活性法 、脱氧酶活性法和综合模拟 实验法等方法 [ 10～13 ] 。好氧呼吸法的理论基础是 :在 微生物对有机物的好氧降解过程中 ,同时伴随 O2 的消耗 。好氧呼吸法中 BOD5 /COD 比值法是目前 最经典 、最常用 的水 质指 标评 价方 法 。用 BOD5 / COD 来初步评价有机物的可生化降解性 ,可参考表
选择厌氧消化工艺处理养殖废水较其它工艺处 理技术具有明显的优势 : 1 )兼顾环境保护 、生物质 能源开发和循环农业发展 ,综合效益明显 ; 2 )处理 适应性强 ,不同类型 、不同浓度的畜禽养殖粪污均可 以有效处置 ; 3)投资较省 、运行费用低 ; 4)不产生大 量剩余污泥等诸多优点 。国内外大多数沼气工程采 用全混合和推流式沼气发酵工艺 ,从实践来看这两 种工艺非常适合用于处理含高悬浮物 ( SS)的畜禽 粪污 。近年来在高浓度发酵装置 ,搅拌输送设备 ,热 交换设备和制罐技术等方面上取得突破性 ,从而推
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动了沼气工程发展 。经过全混合或者推流式沼气发 酵处理后的沼液一般仍含有较高的 COD ,同时 N , P 几乎全部保留 ,这种沼液通常用于还田 [ 4 ] 。
经过固液分离前处理的养殖污水也有采用上流 式厌氧污泥床 (UASB )、厌氧滤器 (AF)、升流式固体反 应器 (USR)和内循环厌氧反应器 ( IE)等厌氧消化工 艺 ,这些工艺的去除效率较高 ,沼液的 COD 残余量也 较低 ,更容易与后处理衔接后满足达标排放要求 [5～6] 。
摘 要 : 本文综述了畜禽养殖废水厌氧消化和沼液好氧处理之间的关联性 ,分析了沼液的可生化性及其研究方 法 ,侧重讨论了沼液后处理技术研究进展 。 关键词 : 养殖废水 ; 厌氧消化 ; 沼液 ; 好氧后处理 中图分类号 : X703; S216. 4 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 1166 (2010) 04 - 0015 - 04
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重要指标 ,处理过程一般将 BOD5 / TN 控制在 4 以 上 [ 21 ] 。为了实现反硝化 , 有必要向沼液中添加碳 源 。从运行费用方面考虑 ,较可行的方法是利用原 始废水中的有机物质作为碳源 。有研究采用“厌氧
- 加原水 - 间歇曝气 ”(Anarw ia)工艺 ,即大部分猪 场废水先进行厌氧消化 ,再与小部分猪场原水混合 , 采用序批式反应器进行好氧后处理 ,实现 CODCr , TKN, 和 NH3 2N 的 去 除 率 分 别 高 达 约 95% , 93. 1% , 9812% [19] 。也有采用两个序批式反应器 (厌氧 SBR
收稿日期 : 2010206204 项目来源 : 科技支撑计划 (2008BADC4B05 - 02) ;水体污染控制与治理科技重大专项 (2009ZX07426 - 003) 作者简介 : 青 鹏 (1986 - ) ,男 ,硕士研究生 ,主要研究方向为环境科学 。 通讯作者 : 胡启春 , E2mail: gichuan204@163. com
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畜禽养殖废水厌氧消化和 沼液好氧后处理关联特性研究
青 鹏 1 , 李 清 2 , 祝其丽 2 , 胡启春 2 , 孙 辉 1
(1. 四川大学建筑与环境学院 , 成都 610045; 2. 农业部沼气科学研究所 , 成都 610041)
畜禽养殖废水中高含量氮磷的大量排放是主要 的农业面源污染问题 ,造成水体富营养化 ,同时还影 响到农村饮用水安全 ,由此通过环保工程措施控制 氮磷排放非常必要 。
去除废水中氮的方法包括硝化 /反硝化法 、氨吹 脱 、离子交换 、反渗透等 ,其中硝化 /反硝化法是最常 用的方法 ,后处理设施包括 SBR、活性污泥法等 。在 好氧生物条件下发生的硝化过程首先将 NH4+ 2N 转 变成 NOX- 2N ,再通过缺氧或厌氧条件下发生的反硝 化过程将 NOX- 转变成 N2 排入大气中 ,实现氮的去 除 。有对比分析表明 ,生物硝化 /反硝化法和氨吹脱 法处理 氨 氮 废 水 费 用 最 低 , 在 1. 8 ～ 20 元 · ( kg NH4 2N ) - 1 [ 20 ] 。BOD5 / TN 是表示过程反硝化性能的
近年来 ,畜禽养殖业加速发展 ,规模化畜禽饲养 的比例不断扩大 ,随之养殖污水所造成的环境问题 也更加突出 。国内外的发展经验证明 ,利用厌氧消 化技术处理畜禽废水 ,制取沼气 ,使废弃物减量化 、 资源化 、无害化 。改善环境 ,实现经济的可持续发 展 ,已成为畜禽废水处理不可或缺的重要单元之 一 [ 1～3 ] 。众所周知 ,处理养殖业沼液的最好方式是 还田 ,但受我国人多地少的国情制约 ,部分地区耕地 资源无法承受规模庞大的养殖业污水的排放 。又由 于沼液中氮磷含量高 ,细菌指标也可能超标 ,如果不 进行妥善处理 ,任意排放 ,必然造成二次污染 ,故沼 液的后处理日益受到人们的重视 。我国东部沿海经 济发达地区受土地紧张和养殖规模大的双重约束 , 畜禽养殖粪污厌氧消化沼液不能还田利用 ,必须经 过处理后达标排放 ,但研究和实践表明 ,沼气工程和 好氧处理的简单组合基本不能实现出水的达标排 放 ,且能耗过高 ,所以 ,迫切需要研究和开发新的技 术。
- 好氧 SBR )系统对猪场废水进行生物处理 ,在厌 氧反应器中 ,流入的是原废水和好氧反应器的部分 出水回 流 液 , TOC 和 TKN 整 体 去 除 情 况 分 别 是 81% ～91%和 85% ～91% ,实验结果较为理想 [ 17 ] 。 此外 ,反硝化速率还与处理温度有关 。
用生物法除磷主要通过两种机制来完成 : 1. 用 悬浮生长的细胞和植物直接吸收磷 ; 2. 通过污水处 理中的活性污泥微生物 ,如聚磷酸盐来提高磷的储 存能力。目前 ,工程实践中采用较多的生物除磷技术 是人工 湿 地、厌 氧 /好 氧 工 艺 , 后 者 通 常 与 脱 氮 同 步 。 [ 21～22 ]
废水的可生化性也称废水的生物可降解性 ,即 废水中有机污染物被生物降解的难易程度 ,是废水 的重要特征之一 。废水存在可生化性差异的主要原 因在于废水中的有机物的含量和构成 。废水中除了 含有一些易被微生物分解的有机物外 ,还含有一些 不易被微生物分解 、甚至对微生物的生长产生抑制 作用的有机物 。有研究发现 ,猪粪水总 COD 中 ,容 易降解 COD 约占 29% ,慢降解 COD 占约 60% ,难 降解 COD 占约 11% [ 7 ] 。厌氧消化中污染物降解不 同步 ,易降解和慢降解 COD 先转化 ,造成沼液碳氮 比失调 ,进而影响到微生物生长和处理效果 ,这是沼 液可生化性差的主要原因 ,此外 ,废水碳氮比和营养 成分的缺少也影响到废水的可生化性 [ 8～9 ] 。
厌氧消化过程对于 TN 和 TP的去除是微弱的 , 通常小于 10% ,但是由于厌氧消化过程中的矿化作 用 ,氮和磷的化合物形态发生很大变化 ,沼液中氨态 氮和无机磷浓度大大增加 。
沼液中除了 COD , TP, TN 等主要水质指标不能 满足排放要求外 ,卫生指标也常常不能满足排放要 求 ,需要在后处理过程中解决 。 212 沼液可生化性及其评价方法
2 沼液特点和可生化性
211 沼液的水质特点 畜禽养殖粪污经过厌氧消化处理后 ,沼液与原
水相比有机物有 40% ～90%的削减 ,但仍然残留部 分 COD。沼液中 COD 残留的多少与进水水质 、浓 度 、消化时间等有关 。养殖场不同季节的用水情况 差别很大 ,这也影响到原水水质和浓度 ,进而影响到 沼液 。
Correla tion Character istics between Anaerob ic D igestion and Aerob ic Post2trea tm en t for Trea ting W a stewa ter on L ivestock Farm / Q ING Peng1 , L I Q ing2 , ZHU Q i2li2 , HU Q i2chun2 , SUN Hu i1 / ( 1. School of Arch itecture and Env ironm en t of S ichuan Un iversity; Chengdu 610065 , Ch ina; 2. B ioga s In stitute of M in istry of Agr iculture, Chengdu 610041, Ch ina) Abstract: The correlation characteristics between anaerobic digestion and aerobic post2treatment for treating wastewater on livestock farm was studied. The biodegradability of digested effluent and its evaluation methods were analyzed, and the p ro2 gress on post2treatment technologies was discussed. Key words: livestock wastewater; anaerobic digestion; digested effluent; aerobic post2treatment