豬場沼液自養(yǎng)脫氮耦合反硝化除磷技術(shù)研究.pdf

1、厭氧產(chǎn)沼發(fā)酵工藝因其可以高效去除有機(jī)物，被廣泛應(yīng)用于豬場廢水的前處理。然而，厭氧產(chǎn)沼發(fā)酵產(chǎn)生的沼液通常碳氮比較低，采用傳統(tǒng)生化方法難以確保豬場廢水處理的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。因此，亟需開發(fā)新型高效沼液處理技術(shù)以實(shí)現(xiàn)厭氧發(fā)酵出水的深度脫氮除磷。鑒于此，本論文提出了一種適用于豬場沼液處理的新型自養(yǎng)脫氮耦合反硝化除磷技術(shù)。利用模擬廢水，針對目前自養(yǎng)脫氮工藝的技術(shù)瓶頸，建立了基于負(fù)荷、回流比、DO及pH調(diào)節(jié)的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行策略;針對反硝化除磷工藝難以實(shí)際

2、應(yīng)用的現(xiàn)狀，探討了反硝化除磷工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性和好氧除磷微生物的反硝化能力。在此基礎(chǔ)上提出了一套適用于高濃度含磷沼液處理的新型自養(yǎng)脫氮耦合反硝化除磷工藝，并采用實(shí)際廢水探究了以上工藝應(yīng)用于豬場沼液處理的可行性及穩(wěn)定性調(diào)控策略，為豬場廢水高效脫氮除磷技術(shù)研發(fā)提供了新的思路。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)系統(tǒng)探討了“高濃度低通量”和“低濃度高通量”運(yùn)行對半短程硝化(Sharon)過程啟動(dòng)及其穩(wěn)定性的影響。試驗(yàn)表明，與“高濃度低通量”的啟

3、動(dòng)方式相比，“低濃度高通量”的啟動(dòng)過程更迅速，啟動(dòng)30d后，氨氮轉(zhuǎn)換負(fù)荷可提升至2.04 kg N/d/m3。q-PCR分析的結(jié)果證實(shí)了“低濃度高通量”的啟動(dòng)方式可以維持較高的污泥硝化活性，有利于氨氧化微生物的快速富集。在進(jìn)水堿度適量的情況下，系統(tǒng)DO的變化對出水基質(zhì)比(NO2--N/NH4+-N)影響不大。但堿度過量時(shí)，需嚴(yán)格控制系統(tǒng)DO以實(shí)現(xiàn)出水基質(zhì)比的穩(wěn)定。因此，從Sharon系統(tǒng)啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行的角度來講，應(yīng)優(yōu)先選擇“低濃度高通量

4、”啟動(dòng)方式。為實(shí)現(xiàn)出水基質(zhì)比的穩(wěn)定，需要根據(jù)堿度對DO進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。
　　(2)在厭氧氨氧化（Anammox）高效穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，探究了進(jìn)水基質(zhì)比和有機(jī)物對Anammox過程穩(wěn)定性的影響。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行120 d時(shí)，總氮的去除負(fù)荷可提升至1.31 kg N/d/m3，平均基質(zhì)去除比（NO2--N去除量/NH4+-N去除量）為1.24，硝酸鹽生成比（NO3--N產(chǎn)生量/NH4+-N去除量）為0.15。q-PCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)中微

5、生物以Anammox菌為主，同時(shí)含有少量的硝化與反硝化微生物。改變進(jìn)水基質(zhì)比及COD濃度后發(fā)現(xiàn)，較高的進(jìn)水基質(zhì)比（高于理論值）及適量COD的濃度（低于系統(tǒng)NO3--N反硝化所需COD濃度）均不會(huì)對Anammox系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著性影響，相反有助于使該系統(tǒng)中的Anammox菌與反硝化菌共同發(fā)揮作用，提升系統(tǒng)TN去除效果。
　　(3)初步探究了反硝化除磷(DPAO)系統(tǒng)在室溫條件下的穩(wěn)定性及其微生物學(xué)機(jī)理，在此基礎(chǔ)上建立了穩(wěn)定高效的好

6、氧缺氧結(jié)合除磷模式。DPAO系統(tǒng)室溫條件下的運(yùn)行表明，通過控制pH可以實(shí)現(xiàn)聚磷菌(PAO)的大量繁殖，顯著減少聚糖菌(GAO)數(shù)量，但系統(tǒng)中GAO微生物的存在仍對DPAO過程造成威脅。在碳源交替供給時(shí)，GAO的快速繁殖易導(dǎo)致DPAO除磷系統(tǒng)惡化，限制了其在高濃度廢水處理中的應(yīng)用。鑒于此，我們提出了基于丙酸型好氧PAO的DPAO微生物富集方法，通過好氧缺氧結(jié)合除磷模式，以提高生物除磷能力及其穩(wěn)定性。模擬廢水試驗(yàn)表明結(jié)合除磷模式(好氧反應(yīng)2

7、h結(jié)合缺氧反應(yīng)1.5 h)可穩(wěn)定去除50 mg/L PO43--P和50 mg/L NO3--N，其脫氮除磷效果與理想的DPAO工藝相當(dāng)，但穩(wěn)定性更好，更適用于沼液等高濃度含磷廢水的處理。
　　(4)基于自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)與反硝化除磷系統(tǒng)在模擬廢水條件下的基礎(chǔ)研究，采用實(shí)際廢水考察了“自養(yǎng)脫氮耦合反硝化除磷技術(shù)”的運(yùn)行穩(wěn)定性。結(jié)果表明，DO與pH調(diào)控是實(shí)現(xiàn)Sharon與Anammox工藝高效對接的關(guān)鍵所在。好氧反應(yīng)時(shí)間及DO控制對PO4

8、3--P去除效果的影響顯著，好氧反應(yīng)2h同時(shí)控制DO0.6mg/L時(shí)工藝脫氮除磷效果最佳。當(dāng)實(shí)際廢水進(jìn)水COD700-2000 mg/L，NH4+-N500-700 mg/L，PO43--P35 mg/L左右時(shí)，經(jīng)自養(yǎng)脫氮耦合反硝化除磷技術(shù)處理，出水水質(zhì)COD150-200 mg/L，NH4+-N20-25 mg/L，PO43--P6 mg/L，基本無NO3--N和NO2--N殘留。由此可見，本研究構(gòu)建的自養(yǎng)脫氮耦合反硝化除磷技術(shù)的脫氮