常温下UASB反应器串联SBR反应器处理猪场废水研究

论文摘要

随着我国农业区域布局和农村产业结构的优化调整,我国集约化畜禽养殖业发展迅速,一方面大大提高了人民的生活水平,另一方面养殖场引起的环境问题日趋严重。本文对猪场废水的来源、特点、危害等作了详细分析,并对国内外猪场废水的处理方法进行了归纳总结,在此基础上,通过比较和权衡处理效果及经济合理性,并针对猪场废水有机物浓度高、氨氮浓度高、悬浮物浓度高等特点,提出在常温条件下采用UASB反应器串联SBR反应器处理猪场废水的试验。试验条件尽量切合实际工程,除重点考察了UASB反应器的启动过程及运行效果外,还考察了两种循环周期条件下SBR工艺的处理效果,全部试验数据对实际工程具有一定的指导意义。研究结果表明：1.在环境温度变化的情况下,UASB反应器采用猪场排放的废水,进行简单过筛后直接进水,间歇运行186天完成启动,并成功培养出厌氧颗粒污泥。整个启动过程分为污泥驯化期、负荷提高期、稳定运行期、低温运行期四个阶段,分别运行90天、56天、18天、22天。2. UASB反应器的整个试验过程中,环境温度变化范围为7-32℃。进水pH值变化范围为6.20-8.61,出水pH值的变化范围为6.71-8.73,未出现明显的酸化现象。进水CODCr浓度范围为1,467～9,035mg/L,出水CODCr浓度范围为445～4,186mg/L。进水TP浓度为27.30～152.77mg/L,出水TP浓度为13.89～142.58mg/L。进水SS浓度范围为490～3,770mg/L,出水SS浓度范围为120～1,470mg/L。而进出水NH3-N浓度十分接近,进水NH3-N浓度范围为93.73～919.03mg/L,出水NH3-N浓度为171.24～873.62mg/L3.关于UASB反应器的有效容积负荷,前期呈稳步上升的趋势,后期受低温环境影响有所下降,变化范围为0.16～5.74kgCOD/（m3·d）;随着有效容积负荷的提高,水力停留时间逐渐缩短,变化范围为9.2～0.9d。4.负荷提高期间,刚开始UASB反应器的有效容积负荷在1.54kgCOD/（m3·d）左右,CODCr的去除率约为80.43%；到第111天时,有效容积负荷提高至1.94kgCOD/（m3·d）, CODCr的去除率达到90.14%；到第145天时,有效容积负荷达到5.68kgCOD/（m3·d）此时CODCr去除率有所下降,约为73.34%。水力停留时间从3.5d缩短至1.1d左右。稳定运行期间,环境温度平均为17℃,有效容积负荷平均为4.16kgCOD/（m3·d）, CODCr平均去除率为76.98%,水力停留时间约为1d。冬季运行期间,平均温度为11℃,低温对反应器的处理效果影响很大,有效容积负荷平均为3.16kgCOD/（m3·d）, CODCr平均去除率为68.95%,水力停留时间约为1.5d。5.启动结束时,成功培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥的平均粒径为1.03mm,最大粒径达到4mm。颗粒污泥的湿密度约为1.02g/cm3。颗粒污泥的沉降速度在65.45～144.00m/h之间,平均沉降速率为100.24m/h。沉降速率随着颗粒污泥粒径的增大而增大,两者呈正相关关系,其拟合方程为y=19.663x+54.384,相关系数R2=0.9739。颗粒污泥的TSS为65.87g/L, VSS为32.51g/L, VSS/TSS为49.35%。采用扫描电镜（SEM）对颗粒污泥微观表面进行观察发现,颗粒污泥外表较为规则,近似球形,表面凹凸不平,有较多的空穴。6.关于产气量和产气率,前期呈逐步上升,后期受低温环境影响有所下降。产气量变化范围为0.01～15.12L/d,产气率变化范围为0.01～0.44m3/（kgCOD·d）,与理论值有所差距。7.SBR试验共计117d,分为两个阶段,循环周期分别为24h和12h。循环周期为24h的SBR试验期间,环境温度约为27℃,出水水质基本能满足《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）出水要求,但循环周期时间偏长。循环周期为12h的SBR试验期间,环境温度在15℃以下,对微生物的生命活动产生严重影响,致使出水效果变差。同时,为取得良好的脱氮除磷效果,需要定期排泥,推荐排泥时间间隔在20-25天左右,同时需要控制好排泥量大小。8.整个UASB+SBR联合工艺共计117天,通过对联合工艺处理猪场废水的最终效果分析,得出该工艺在高于15℃的常温条件下处理猪场废水时能取得良好效果,各项指标基本能够达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）的排放要求；当环境温度降至10℃以下时,开始对反应器内微生物活性产生严重影响,出水水质开始变差。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 英文缩写词
• 1 绪论
• 1.1 集约化猪场废水的来源与特点
• 1.1.1 集约化猪场的发展现状
• 1.1.2 集约化猪场废水的来源
• 1.1.3 集约化猪场废水的特点
• 1.1.4 集约化猪场废水的危害
• 1.2 集约化猪场废水的处理方法
• 1.2.1 物理处理法
• 1.2.2 化学处理法
• 1.2.3 生物处理法
• 1.2.4 混合处理法
• 1.3 厌氧生物处理技术的研究进展
• 1.3.1 厌氧生物处理的产生及发展
• 1.3.2 厌氧生物处理的机理及特点
• 1.3.3 UASB工艺的原理及特点
• 1.3.4 UASB工艺的主要影响因素
• 1.3.5 UASB工艺的研究进展及应用情况
• 1.4 好氧生物处理技术的研究进展
• 1.4.1 好氧生物处理的机理及特点
• 1.4.2 SBR工艺的工作原理及特点
• 1.4.3 SBR工艺的主要影响因素
• 1.4.4 SBR艺的研究进展及应用情况
• 1.5 UASB-SBR工艺联用的应用情况
• 1.6 课题研究的目的、意义和内容
• 1.6.1 课题研究的目的和意义
• 1.6.2 课题研究的内容
• 1.6.3 技术路线图
• 1.7 课题来源
• 2 材料与方法
• 2.1 试验装置与材料
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 试验设备
• 2.1.3 试验用水
• 2.1.4 接种污泥
• 2.2 试验内容和试验方法
• 2.2.1 试验内容
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 检测项目及分析方法
• 2.4 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 常温下UASB的运行情况
• 3.1.1 污泥驯化期的运行情况
• 3.1.2 负荷提高期的运行情况
• 3.1.3 稳定运行期的运行情况
• 3.1.4 低温运行期的运行情况
• 3.1.5 进出水表观的变化情况
• 3.1.6 厌氧颗粒污泥的特性研究
• 3.2 常温下SBR的运行情况
• 3.2.1 运行周期为24h条件下SBR的运行情况
• 3.2.2 运行周期为12h条件下SBR的运行情况
• 3.3 常温下UASB+SBR联合工艺的运行情况
• 3.4 试验中出现的问题和建议
• 4 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 《畜禽养殖业污染物排放标准》摘录
• 附录2 个人简历