水解-SBR工藝處理規(guī)?；i場糞污研究

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

簡介： 采用水解—SBR工藝進行了規(guī)?；i場糞污處理試驗。水解過程水力停留時間(HRT)為2.0～6.0 h，對COD、BOD5、SS、TN和TP的去除率分別為30.1%～47.3%、45.8%～49.4%、56.0%～61.1%、22.3%和55.3%，NH3-N幾乎沒有去除，水解對COD的去除效率比沉淀處理高17%；SBR的HRT為1.0～1.4 d，對COD、BOD5、SS的去除率分別為52.1%～82.1%、89.0%～95.7%、93.9%～97.3%，但出水中仍殘留相當數(shù)量的難降解COD。SBR對氮有較好的去除效果(TN去除率為74.1%)，特別是對高濃度NH3-N的去除取得了相當好的結(jié)果(去除率達97%以上)。曝氣量對SBR去除NH3-N有顯著影響，增加曝氣量可以縮短HRT。對比試驗證明，NH3-N的去除不是依靠吹脫作用，而是依靠微生物的降解作用。
關鍵字：水解 SBR 豬場糞污

中圖分類號：X713
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1000-4602(2001)03-0008-04

Treatment of Piggery Wastes with Hydrolysis-SBR Process
DENG Liang-wei

(Biogas scientific Res.Institute of the Ministry of Agriculture,Chengdu 610041,China)

　　Abstract：Hydrolysis-SBR process was studied on treatment of piggery wastes.When the hydraulic retention time (HRT) of the hydrolysis process is 2.0 ～6.0 h,the removal rates for COD,BOD5,SS,TN and TP are 30.1%～47.3%,45.8%～49.4%,56.0%～61.1%,22.3% and 55.3% respectively,whereas NH3-N is hardly removed.The removal rate for COD by hydrolysis is 17% higher than that by sedimentation at the same HRT.When the HRT of SBR process is 1.0～1.4 d,the removal rates for COD,BOD5 and SS are 52.1%～82.1%,89.0%～95.7% and 93.9%～97.3% respectively,but there is a certain concentration of inert COD in the effluent.SBR process is fairly efficient for TN removal with removal rate of 74.1%,especially for higher concentrations of NH3-N with removal rate in excess of 97%.Increase of aeration rate can decrease HRT.Control test shows that removal of NH3-N relies on biodegradation rather than on air stripping.
　　Keywords:hydrolysis;SBR;piggery wastes;wastewater treatment

　　規(guī)?；i場糞污的處理以往大多采用厭氧或厭氧+好氧工藝，既可回收能源——甲烷，又能減少污染物。由于大多數(shù)規(guī)?；i場盡量收集干糞直接向外出售，導致豬場沖洗水量大而排放廢水所含污染物濃度較低，厭氧發(fā)酵獲取沼氣的潛力不大。因此，對于污染物濃度較低的豬場廢水，很有必要探尋一種投資省、效果好的處理方法，以滿足要求更加嚴格的廢水排放標準。
　　水解處理相對厭氧處理工藝，能顯著縮短處理時間，提高處理負荷。水解不僅能將廢水中的固態(tài)大分子和不易生物降解的有機物降解為易于生物降解的小分子，而且還具有對SS去除率高、能使部分SS在水解反應器中得到消化的特點，并得到了成功的應用［1］。SBR工藝的主要特點是在一個構(gòu)筑物中完成生物降解和污泥沉淀兩種作用，減少了全套二沉池和污泥回流設施，同時脫氮除磷。結(jié)合這兩種工藝的優(yōu)勢處理豬場糞污，國內(nèi)外尚未見研究報道。

　　1　試驗裝置與方法

　　水解反應器由塑料制作，內(nèi)徑為70 mm，高為600 mm，總?cè)莘e為2.3 L，工作容積為2.0 L，其進水由高位水槽供給，從反應器底部進入，高位溢流出水。SBR反應器由玻璃缸制成，內(nèi)徑為220 mm，高為240 mm，總?cè)莘e為9.1 L，工作容積為5.0 L。采用空壓機曝氣，穿孔管布氣。SBR進水、排水均采用潛水泵，排泥為人工虹吸抽排，并用時間控制器對曝氣、進水、排水進行自動控制。其流程見圖1。

　　試驗所用廢水取自某規(guī)?；i場。試驗時水解反應器接種厭氧污泥1.0 L(污泥濃度為28 g/L)，其運行參數(shù)按參考文獻［1］確定，并考慮以下因素：HRT太短，會引起沖刷現(xiàn)象，導致污泥流失；HRT太長，有機物降解過多，出水可生化性差，影響后續(xù)處理。通過試驗摸索，最后確定水解段HRT為2.0～6.0 h。SBR反應器污泥由實驗室馴化培養(yǎng)而得，試驗運行參數(shù)如表1。

表1　　SBR運行參數(shù)反應器有效容積(L)5.0進水量(L/d)3.5～5.0污泥負荷［kgBOD5/(kgMLSS·d)］0.07～0.14容積負荷［kgBOD5/(m3·d)］0.57～0.83HRT(d)1.0～1.4MLSS(mg/L)3 960～7 920

　　SBR運行方式見表2。

表2　SBR運行方式順序作用時間(h)進水充水至反應最終容積，反硝化1.0曝氣降解有機物，硝化3.0閑置反硝化3.0曝氣降解有機物，硝化3.0沉淀活性污泥及SS沉淀1.0排水排出處理后的污水，等待下一周期1.0

　　水質(zhì)分析項目及方法：COD采用重鉻酸鉀法；SS采用烘干稱重法；BOD采用稀釋接種法；TN采用過硫酸鉀氧化—紫外分光光度法；TP采用鉬銻抗分光光度法；NH3-N采用納氏試劑比色法。

　　2　結(jié)果與討論

　　2.1水解對污染物的去除效果
　　水解對污染物的去除效果見表3。

表3　水解對污染物的去除效果項目原水(mg/L)出水(mg/L)去除率(%)COD1 563～33591 092～220730.1～47.3BOD₅1 047～2277567～115345.8～49.4SS744～1928327～75056.0～61.1TN63149022.3TP98.544.055.3NH₃-N299～396283～4090～3.0

　　由表3可見，水解對BOD5、SS的去除率比較接近，并優(yōu)于對COD的去除效果，說明BOD₅主要是隨SS被去除。水解對氮的去除效果較差，NH₃-N幾乎未被去除，TN僅去除22.3%(可能是存在于SS中的氮)。水解對TP的去除效果較好，去除率達55.3%(去除的也可能是存在于SS中的磷)。由表4可知，作用時間均為2.0 h，水解對COD的去除率比沉淀處理高17%，說明水解對COD的去除不僅僅是通過沉淀作用，還有降解和吸附作用的存在。

表4　　沉淀、水解對COD的去除效果對比作用方式原水COD(mg/L)出水COD(mg/L)COD去除率(%)沉淀2.0 h2655198225.3水解2.0h2655153342.3

　　與水解相比，盡管厭氧處理能去除70%～85%的COD^［3］，但其HRT＞3 d，裝置容積比水解池大10倍，加上沼氣貯存、脫水、脫硫，厭氧工藝比水解工藝的基建投資至少高5倍，而且厭氧處理出水的可生化性差，影響進一步的好氧后處理。
　　2.2　SBR對污染物的去除效果
　　SBR對水解出水的處理效果見表5。

表5　　SBR對水解出水的處理效果項目SBR進水(mg/L)SBR出水(mg/L)去除率(%)COD1 092～2207396～51652.7～82.1BOD₅567～115350.5～62.389.0～95.7SS327～75020～2693.9～97.3NH₃-N283～4090.68～11.597.2～99.8TN49012774.1TP44.025.442.2

　　表5的結(jié)果表明，SBR對COD、BOD5、SS均有比較好的去除效果，但COD、BOD5仍然達不到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的一、二級標準。處理出水的BOD5/COD＜0.2，說明出水的可生化性很差，這與采用其他好氧法處理的結(jié)果比較一致。檢索國內(nèi)外有關豬場糞污水處理資料，發(fā)現(xiàn)國外好氧生物處理出水的COD、BOD5也在此范圍^［5、6］。Bortone^［2］認為，豬場糞污好氧生化處理出水中含有大約300 mg/L的難降解COD。由此看來，單純采用生化處理無法實現(xiàn)豬場糞污的達標處理，還必須采用物化方法作進一步處理。
　　SBR對NH₃-N具有相當好的去除效果，在進水NH3-N濃度很高(283～409 mg/L)的情況下，出水能達到較低的濃度(0.68～11.5 mg/L)，去除率達97.2%～99.8%，優(yōu)于國外同類研究結(jié)果(國外SBR^{［5、6］}處理豬場糞污的HRT一般在3～10 d，最少的也是1.4 d，但其NH₃-N只能從350 mg/L降解到50 mg/L，去除率只有85.7%)。SBR反應器對TN也有比較好的去除效果，從490 mg/L降解到127 mg/L，去除率為74.1%，與國外的研究結(jié)果相近，對TP的去除效果比較差，去除率只有42.2%，低于國外^［5］的研究結(jié)果，這可能與排泥較少有關。
　　2.3曝氣量對NH₃-N去除效果的影響
　　改變SBR中的曝氣量，觀察NH₃-N的含量變化，結(jié)果見圖2。
　　曝氣量對去除NH₃-N的影響明顯。開始曝氣時，混合液NH₃-N濃度在230 mg/L左右。曝氣量為20 L/min時，約4 h后NH₃-N即降到15 mg/L以下，而曝氣量為10 L/min和3.3 L/min時，分別需6 h和12 h方能將NH₃-N降解到此值；曝氣量為1.6 L/min時，NH₃-N降解很慢，12 h后才降到150 mg/L左右。因此，要達到同樣的去除效果，只能增大曝氣量或延長曝氣時間。

　　2.4吹脫對NH3-N去除效果的影響
　　根據(jù)NH⁺4的電離方程：
　　NH⁺4←→?NH₃+H⁺
　　水中游離氨的比率為：
　　α＝10^pH／K_b/K_w+10^pH(1)
　　式中α——水中游離氨的比率，%
　　　　K_w ——水的電離常數(shù)，其值為1×10^-14
　　　　K_b——NH+4的電離常數(shù)，其值為1.75×10^-5
　　豬糞原水pH＝7.3，混合液pH＝7.5，代入式(1)，求得混合液游離氨的比率為1.7%，說明在混合液pH＝7.5的情況下，理論上NH3被吹脫去除的效率極低。
　　為進一步證實吹脫對SBR反應器中NH3-N的去除作用，同時做了有污泥和無污泥的對照試驗，結(jié)果見圖3。

　　有污泥組是用2.5 L SBR混合液加2.5 L水解出水進行試驗，無污泥組是用2.5 L SBR上清液加2.5 L水解出水進行試驗(里面含有很少微生物)，兩組試驗曝氣量一樣。圖3的結(jié)果顯示，有污泥試驗組NH₃-N降解迅速，6 h內(nèi)即從193 mg/L降解到1.3 mg/L，去除率為99.3%，平均1 h降解32 mg/L；在前3 h，也就是NH₃-N濃度＞50 mg/L時，平均1 h降解49 mg/L。而無污泥試驗組NH3-N降解緩慢，6 h內(nèi)從145 mg/L降解到125 mg/L，去除率為13%，平均1 h降解3.3 mg/L，僅為前者的1/10。無污泥試驗組的NH3-N去除率比理論計算值高，是因為混合液中還殘存有微生物。
　　理論計算和試驗均說明，吹脫對NH3-N去除作用很小，SBR對HN3-N去除主要依靠微生物的作用。

　　3　結(jié)論

　?、俣虝r間的水解(HRT＝2.0～6.0 h)對豬場糞污中SS、COD、BOD5及TP均有較好的去除效果，對COD的去除效率比沉淀處理高17%，對氮的去除效果較差。
　?、赟BR對水解出水中有機污染物有較好的去除效果，但出水中仍殘留相當數(shù)量的難降解COD，是生化處理力所不能及的，還必須進行物化處理。
　?、跾BR對水解出水中的氮有良好的去除效果，特別是對NH₃-N的去除效率相當高。在HRT為1.0～1.4 d 時，實際曝氣6 h，對NH₃-N的去除率達97.2%以上。在進水NH₃-N濃度很高(283～409 mg/L)時，出水能達到較低的濃度(0.68～11.5 mg/L)。
　?、芷貧饬繉H₃-N去除有明顯的影響，曝氣量越大，NH₃-N的降解越快。
　?、堇碚撚嬎愫蛯Ρ仍囼炞C實，吹脫在SBR中對NH₃-N的去除作用很小，SBR對NH₃-N的去除主要依靠微生物的作用。

　　參考文獻：
　?。?］王凱軍.厭氧(水解)—好氧處理工藝的理論與實踐［J］.中國環(huán)境科學，1998，18(4)：337-340.
　?。?］Arora M L,Barth E F，Umphres M B.Technology evaluation of sequencimg batch reactors［J］.Journal WPCF,1985,57(8):867-875.
　　［3］Bortone G,Gemelli S,Rambaldi A,et al.Nitrification,denitrification and biological phosphate removal in sequencing batch reactors treatment piggery wastewater［J］.Wat Sci Tech,1992,26(5-6):977-985.
　?。?］張忠祥.我國城市畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污水防治［J］.城市環(huán)境與城市生態(tài)，1996，9(1)：48-54.
　?。?］Takashi Osada,Kiyyonri Haga,Yasuo Harada.Removal of nitrogen and phophorus from swine wastewater by the activated sludge units with intermittent aeration process［J］.Wat Res,1991,25(11):1377-1388.
　?。?］Su Jung-Jeng,Kung Cheng-Ming,Lin Jing,et al.Utilization of sequencing batch reactor for In situ pigggery wastewater treatment［J］.J Environ Sci Health,1997,A32(2):391-405.

　　作者簡介：鄧良偉(1966-)，男，四川安岳人，農(nóng)業(yè)部沼氣科學研究所助理研究員，碩士，主要從事廢水處理研究、工程設計與調(diào)試。
　　電　　話：(028)5230680
　　傳　　真：(028)5230677
　　收稿日期：2000-06-28
　　修回日期：2000-10-10