环境控制

生猪养殖废水沼液脱氮技术

日期:12-06 作者:郑乾花- 小 + 大

用镁盐回收废水中磷的效率与镁盐和磷的比例、pH值有很大关联。畜禽废水中往往存在诸多能与Mg2+生成难溶解无的阴离子,如OH-和CO32-,这会导致Mg2+的额外消耗。在实际畜禽废水中,当n(Mg):n(P)为1.1~6:1时,废水中磷的去除效果最好,Mg2+与PO43+的反应对pH值比较敏感,pH为8.0~9.5比较适宜磷酸铵镁结晶的生成。当pH高于10,Mg3(PO4)2为主要产物,pH高于11则会生成Mg(OH)2,虽然这会提高P的去除,但是对于氨氮的去除则毫无意义,同时也会消耗过多的碱,增加运行成本。沼液中的阴离子悬浮物会消耗镁盐,可以采用合适的方法将之去除,比如阳离子PAM,可以有效去除废水中带负电荷的悬浮物,在削减SS的同时能够降低废水负荷,减少对磷酸铵镁结晶的影响。郭会真等采用PAC和PAM作为絮凝对沼液进行预处理,n(Mg):n(P)为1.1:1,经过磷酸铵镁沉淀工序处理后废水中氨氮平均为126.4mg/L,去除率达84.5%。黄彬等通过往沼液中添加MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O,在pH值为9.5,n(Mg):n(P):nfN)=1.2:1.2:1条件下,氨氮和磷在半小时内去除率分别达92.3%和97.1%,费用为28.5元/吨。陶智伟等用磷酸铵镁法处理养猪沼液,比n(Mg2+):n(NH4+):n(PO43+)=1.1:1.0:0.85,氨氮去除率达74.3%,P去除率达99%,费用为14.57元/吨。磷酸铵镁沉淀工艺能够有效去除废水中的氨氮和磷,但其运行费用高昂是其使用受到限制的主要原因。

2、生物法

与物化法相比,生化法处理养殖废水成本低廉,最大的运行费用即为维持微生物某些生存条件所产生的电费。因此,生物脱氮工艺广为应用,也一直是科学研究的热点。

2.1 厌氧脱氮工艺

厌氧氨氧化即在厌氧或者缺氧条件下,厌氧氨氧化微生物将氧化NH4+-N为氮气的过程。厌氧氨氧化是近年来发展的一种新的生物脱氮工艺,有无需外加碳源、能耗低、产泥量少等优点。厌氧氨氧化以亚硝化.厌氧氨氧化工艺(Sharon-Anammox)和完全自养脱氮工艺(CANON)应用最为广泛。Sharon-mnammox分为两个阶段,首先在无氧条件下,部分氨氮被氧化成亚硝态氮,剩余氨氮与亚硝态氮在厌氧氨氧化菌的作用下生产氮气,从而达到脱氮目的。王欢等采用厌氧氨氧化处理猪场沼液,氨氮去除率达91.8%。Anammox菌是主要的厌氧氨氧化菌,然而大量研究表明,过高的有机负荷会抑制Anammox菌的活性。因此,Sharon-Anammox普遍运用于低负荷的市政污水处理,或者厌氧反应较为彻底的沼液处理。

CANON是一种低氧的厌氧氨氧化工艺,在缺氧条件下,氨氮先被氧化成亚硝态氮,然后被氧化成硝态氮,最后生成氮气,此过程硝化反硝化菌接替参与完成工作。在CANON工艺中,亚硝化菌和氨氧化菌均自养,无需外加碳源,但是该过程对溶解氧浓度非常敏感,因此要严格控制溶解氧低于0.2mg/L。SBR是最具代表性的CANON工艺,研究表明,SBR在一个反应周期中能够将85%左右的氨氮转换成氮气去除,氨氮最大负荷最大达达0.45g·L-1·d-1(以N质量计)。以上两种厌氧氨氧化工艺均能有效降低运行成本,但是其受有机负荷和溶解氧的影响明显,而这两点因素最终归结于氨氧化菌种的敏感性。

2.2 硝化-反硝化工艺

硝化-反硝化工艺如同步硝化反硝化、短程硝化反硝化等,均属于异养微生物脱氮工艺。同步硝化反硝化微生物比传统硝化反硝化微生物生长速率更快,意味着可以缩短脱氮工序的水力停留时间,节约建设成本。短程硝化反硝化即微生物能直接利用亚硝酸盐进行反硝化,脱氮速率快,HRT短,剩余污泥少。聂春芬等采用短程硝化反硝化处理畜禽废水,通过控制溶解氧为3~4mg/L,水力停留时间为10小时,TN去除率达最高达87.32%。无论厌氧氨氧化还是硝化反硝化,特异菌种或菌群在脱氮的过程中发挥着不容忽视的作用。陈咄圳等从畜禽废水中筛选到一株菌种CPZ24,同时具有异养硝化一好氧反硝化双重功能,在异养硝化对总氮的去除率达98.70%,好氧反硝化对总氮的去除率达到64.27%。陈均利等从人工湿地底泥中筛选到高效硝化反硝化菌WT14,溶解氧为0.5mg/L条件下,其对TN的去除率达97.6%。

利用微生物进行高效脱氮能够有效降低运行成本,是未来高氨氮废水的发展方向。但是微生物容易受到溶解氧、pH、温度和营养竞争等影响,因此,还有诸多的问题有待解决。人工筛选出来的特异性菌种仍有待实际工程应用检验。

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