UASB、SBR、稳定塘组合工艺处理高浓度养殖废水研究

论文摘要

畜禽养殖废水,特别是规模化养猪场产生的高浓度养殖废水已成为我国许多地区的主要污染源,不经过处理直接排放的养殖废水污染下流的水体,导致水体中生物的死亡,使下流水体丧失了自我修护的能力;养殖污水产生恶臭,污染周围的空气,影响厂区和周围村庄的人居环境;养殖废水可导致下流农田的大量板结,大量污染物质的累积在土壤中也使土地失去使用价值,因此研究适合养殖废水的处理工艺具有重要意义。尽管高浓度养殖废水可以还田利用或者采用自然处理系统进行处理,但这两种处理模式都需要大量土地,大多数养殖厂不具备此条件;在工业化处理模式中,采用好氧工艺直接处理由于水力停留时间和曝气时间长,导致工程投资及日常运行费用均很高,限制了其应用;采用厌氧-好氧组合工艺处理是目前比较通用的方法,可厌氧处理后产生的消化液好氧后处理中氨氮的降解则是一个新的难题;直接采用人工湿地可以得到较好的处理效果,可也有占地面积大的问题,同时人工湿地的设计中也存在处理机理极度复杂的难点,实际运行效果并不理想。针对这一难题,采用模拟反应器模拟UASB、SBR、稳定塘在不同条件下对养殖废水的处理情况,得出组合工艺适合处理高浓度养殖废水。再根据江西某猪场的现场实际情况,采用了UASB、SBR、稳定塘组合工艺处理高浓度养殖废水,出水中COD平均值为240.8mg/L,氨氮平均值为46.5mg/L,SS平均值为80.7mg/L,各项出水水质均达到了国家规定的《畜禽养殖污染物排放标准》,检验出组合工艺对养殖废水可以达到较理想的处理效果,为高浓度养殖废水的处理提供了新的处理思路。采用新组合工艺处理猪场养殖废水,主要取得了如下成果:（1）养殖废水COD和氨氮的降解是一个从大分子到小分子,再被微生物吸收降解的过程。UASB在将大分子变成小分子的过程中也降解了部分有机物;SBR好氧处理中好氧微生物活性较高,在有氧条件下快速的将小分子降解;生物稳定塘中物理、化学和生物等共同作用使氮元素能大部分被吸收,上述因素使组合工艺对高浓度养殖废水中COD有98.9%去除率、氨氮有95.1%去除率、SS有93.7%去除效率,有较好的处理效果。（2）组合工艺设计新思路,各构筑物的尺寸和设备,工艺的运行参数等。分析UASB、SBR、稳定塘的各自的进出水的数据,得到各单独工艺对COD去除率,其中UASB为74.9%、SBR为73.2%、稳定塘为34%。（3）对比国内外目前处理养殖废水工艺,对各自的处理效果进行对比,得出养殖废水各种工艺的优缺点。直接好氧处理水力停留时间一般需要15天,导致处理构筑物投资成倍的增加,运行费用高。厌氧处理其出水的COD平均为1500mg/L,达不到排放的标准,一般需要和其他工艺进行组合。厌氧-好氧处理氨氮在此工艺排放水中含量为164mg/L,达不到排放的标准,这其中主要的原因是微生物对氮元素的吸收达不到对碳元素的吸收速度,运行过程中对氮元素的处理是一个难题。组合工艺排放水中氨氮为46.5mg/L,解决了此难题。（4）原处理工艺处理水质达不到排放的标准,说明其设计思路,各构筑物的作用。施工中原厌氧池密封性能不好,厌氧微生物生长受到影响;无污泥回流系统。厌氧处理出水效果达不到设计要求,后续的好氧处理中进水浓度过高,处理效果不理想,排放到稳定塘的污水浓度也超过了设计负荷,COD的实际排放浓度为2264mg/L,排水达不到排放标准。（5）高浓度养殖废水在处理的过程可产生沼气,养殖废水有毒有害物质、pH值、温度和有机负荷均在合理范围内,通过微生物主要是甲烷菌的作用产生大量沼气,为养殖厂提供了能源和热源,有较好的经济效益。（6）采用模拟反应器模拟厌氧-好氧工艺,模拟实验得出UASB中pH值最佳控制点在6.8-7.2、温度的最佳控制点在33℃-35℃;SBR工艺对在25d对养殖废水中COD可以达到87%的去除率;SBR反应器处理UASB厌氧消化液出水中氨氮含量在50mg/L-113 mg/L之间,去除率63%-73%。采用UASB、SBR、稳定塘组合工艺处理养殖废水在实验中出水水质达到国家规定的排放标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据与研究意义
• 1.2 养殖废水的来源和性质
• 1.3 养殖废水国内外研究现状
• 1.3.1 以物化处理为主体的组合工艺
• 1.3.2 以生化处理为主体的组合工艺
• 1.3.3 物化与生化处理相结合的组合工艺
• 1.3.4 其他处理工艺
• 1.4 课题研究内容及创新点
• 第2章 养殖废水基本特征及原处理工艺简介
• 2.1 养殖废水基本特征
• 2.1.1 对水体的污染
• 2.1.2 对农作物的影响
• 2.1.3 残留兽药的污染
• 2.1.4 微生物污染
• 2.2 工艺技术现状
• 2.2.1 工艺流程图
• 2.2.2 工艺基本原理
• 2.2.3 工艺参数情况
• 2.2.4 主要存在问题
• 2.3 本章小结
• 第3章 养殖废水模拟处理实验研究
• 3.1 模拟实验材料与方法
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 UASB 启动初期对养殖废水中COD 的去除效果
• 3.2.2 pH 值对UASB 中COD 去除效果的影响
• 3.2.3 温度对UASB 去除效果的影响
• 3.2.4 UASB 稳定阶段COD 去除效果
• 3.2.5 SBR 对UASB 厌氧后消化液COD 去除效果
• 3.2.6 SBR 反应器中微生物生长情况
• 3.2.7 SBR 对UASB 厌氧消化液中氨氮去除效果
• 3.2.8 稳定塘对SBR 出水中氨氮去除效果
• 3.3 实验结论
• 第4章 组合处理工艺研究
• 4.1 养殖废水处理思路
• 4.2 组合工艺流程和运行参数
• 4.2.1 工艺流程图
• 4.2.2 组合工艺基本运行参数
• 4.2.3 整体工艺运行参数表
• 4.3 组合工艺流程和运行参数
• 4.4 组合工艺处理效果
• 第5章 组合工艺机理探讨
• 5.1 组合工艺出水数据的分析
• 5.2 组合工艺处理效果和其他工艺处理效果对比
• 5.2.1 组合工艺处理效果和厌氧处理处理效果对比
• 5.2.2 组合工艺处理效果和SBR 好氧处理效果对比
• 5.2.3 组合工艺处理效果和厌氧＋好氧处理效果对比
• 5.2.4 组合工艺处理效果和人工湿地处理效果对比
• 第6章 效益分析及人居环境影响讨论
• 6.1 经济效益分析
• 6.2 环境效益分析
• 6.3 社会效益分析和人居环境分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得学术成果