部分硝化-厌氧氨氧化反应器处理养猪场废水的模拟试验研究

养殖业的迅速发展使得养猪场向更大规模更加集约型发展，而对粪便管理方式的认识相对落后，部分养猪场通过水冲洗粪便然后排放或将粪便直接排入自然水体中，严重影响了当地的地表水水质[1]。由于养猪场废水中的COD、BOD及SS和NH4+-N含量较高，处理难度比较大，通常采用厌氧处理方法，这种微生物处理方法方法在减少污染的同时还能收集沼气[2]。但是经过厌氧处理的养猪场废水中COD有所减少，出水中仍有大量的有机污染物，特别是NH4+-N含量高，达不到GB18596－2001排放要求[3-4]。因此，对于养猪场的废水的处理，有必要寻求一种能更有效去除水中TN的方式。近来，厌氧氨氧化反应在处理高NH4+-N废水方面引起了广泛的关注[5]。厌氧氨氧化菌在缺氧的状态下以亚硝酸根为电子受体将氨转化为氮气。其方程式如下：NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→1.02N2+0.26NO3-+0.66CH2O0.5N0.15+2.03H2O。该反应在缺氧环境下进行，不需要曝气，同时厌氧氨氧化菌是自养菌，也不需要添加额外的碳源，因此厌氧氨氧化非常适用于处理诸如垃圾填埋场渗滤液、养猪场厌氧消化液、味精工业废水等高NH4+-N含量低C/N的废水[6-8]。有学者在低负荷下利用养猪场废水启动了厌氧氨氧化反应器[9-12]。而本次研究在高污染负荷下启动部分硝化-厌氧氨氧化反应器，并研究在高污染负荷条件下pH、DO、COD和NH4+及NO2-等对部分硝化阶段和厌氧氨氧化阶段的影响作用。1试验部分1.1试验废水验废水取自广东省佛山市三水区某养猪场冲洗猪舍内粪便产生的废水，其水质特点为：pH为6.84～8.07，COD为1188～1744mg/L，BOD5为990～1308mg/L，DO和NH4+-N的质量浓度分别为0.02～0.3和304.7～674.3mg/L。1.2接种污泥试验接种污泥是广东省佛山市某污水处理厂的厌氧池污泥。其特征：TSS和VSS的质量浓度分别为8.90、6.95g/L，m(VSS)/m(TSS)为0.78，pH为7.78。1.3试验装置试验装置如图1所示。部分硝化－厌氧氨氧化反应器处理养猪场废水的模拟试验研究陈亚坤1，2，陈繁荣1，李翔宇1，2（1.中国科学院广州地球化学研究所，广东广州510640；2.中国科学院大学，北京100049）摘要：采用部分硝化-厌氧氨氧化工艺处理高污染负荷的养猪场废水，经过39d的静态培养以及141d的动态培养，成功启动厌氧氨氧化工艺，其COD去除率为平均76.30%、最高为90.42%；TN去除率平均为63.43%、最高达到71.03%；平均TN去除负荷为0.11kg/(m3·d)、最高为0.43kg/(m3·d)。试验结果表明，在高污染负荷条件下，部分硝化阶段，DO和pH对亚硝化作用有较大影响，当为亚硝化反应器出水DO的质量浓度在0.4～0.6mg/L、pH在7.2～7.5时效果最佳；厌氧氨氧化阶段，当进水中COD低于350mg/L、进氨氮的质量浓度低于376.2mg/L时，厌氧氨氧化反应才不会受到抑制。关键词：养猪场废水；亚硝化处理；厌氧氨氧化中图分类号：X713；X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2013)09-0104-005收稿日期：2013-03-29基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向性项目（KZCX2-YW-JC105）作者简介：陈亚坤（1988－），男，硕士研究生，研究方向为水污染控制技术；联系电话：13560301840；E-mail：cheeyk@126.com第39卷第9期2013年9月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.39No.9Sep.,2013104整个装置由厌氧消化反应器、部分硝化反应器和厌氧氨氧化反应器3部分组成，每个反应器体由聚氯乙烯材料制作，3个反应器的有效容积分别为10.55、10.55、10.67L，反应器内放置弹性力体材料。整个装置配置一个蠕动泵，在高度差的作用下养猪场废水通过自流完成整个反应流程，在部分硝化反应器的底部安装微曝气头，并与气泵连接，通过转子流量计控制空气供给，部分硝化后的出水再流入厌氧氨氧化反应器，在厌氧氨氧化反应的作用下，以亚硝酸根作为电子受体将铵根氧化成氮气释放，完成生物脱氮处理过程。1.4试验设置在厌氧消化阶段，设置厌氧消化反应器的HRT为24h，DO的质量浓度<0.07mg/L，温度控制在27～32℃，污泥采用手动排泥，每天检测水质变化。其次，在部分硝化阶段设置部分硝化反应器HRT为24h，通过不断调节进气量，最终控制亚硝出水DO的质量浓度在0.5mg/L以下，温度控制在27～32℃，污泥采用手动排泥，每天检测水质变化。采用部分硝化-厌氧氨氧化工艺进行脱氮试验。