膜生物反应器与间歇曝气序批式膜生物反应器处理养猪沼液的试验研究

学号：12103208常州大学硕士学位论文膜生物反应器与间歇曝气序批式膜生物反应器处理养猪沼液的试验研究研究生税勇指导教师赵远（研究员）刘锐（研究员）学科、专业名称环境工程研究方向水污染控制二〇一五年四月AStudyonMembraneBioreactorandIntermittentAerationSequencingMembraneBioreactortoTreatDigestedPiggeryWastewaterADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByShuiYong(EnvironmentalEngineering)DissertationSupervisor:Prof.ZhaoYuanProf.LiuRuiApril，2015常州大学学位论文原创性声明常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要近年来，我国规模化猪场不断快速发展，同时处理畜禽养殖废水的沼气工程也在猪场中得到推广应用，但产生的大量含高浓度有机物和氨氮、碳氮比（COD/TN）极低、生化处理难度大的养猪沼液由于缺乏有效的深度处理技术，将给生态环境带来极大的压力。针对这一问题，本研究以嘉兴市某规模化猪场沼液为研究目标，在分析了水质基础上，研究利用两种膜生物反应器（MBR）、两种间歇曝气序批式膜生物反应器（IAS-MBR）以及中试MBR处理养猪沼液效果，探讨了MBR与IAS-MBR工艺与运行参数，为养猪沼液高效低耗深度处理提供理论与技术支持。主要研究结论如下：（1）采用生物膜式膜生物反应器（biofilmmembranebioreactor，简称BF-MBR）和传统膜生物反应器（MBR）处理养猪沼液，明确了COD/TN对两反应器运行效果和稳定性的影响。养猪沼液COD/TN为1.0±0.2时，两套反应器的出水水质都较差且波动较大。进水COD/TN比值提高到2.3±0.5后，两套系统的出水水质和运行稳定性均得到大幅度提高；BF-MBR对COD和氨氮的去除率分别为92.3%±2.4%和97.5%±4.1%，略优于MBR的91.9%±1.5%和91.2%±14.0%。与MBR相比，BF-MBR因生物膜的影响，对总氮和总磷去除率分别达36.7%±19.5%和54%±18.9%，显著高于MBR去除率19.2%±12.4%和29.0%±18.1%；BF-MBR系统比MBR减少了近40%的外加碱耗。BF-MBR比MBR有更好的污染物去除效果且消耗更少的外加碱剂，因此对处理沼液的适用性更好。另外，两反应器运行稳定时，COD与氨氮负荷最高可达1.91kg/m3.d-1和0.48kg/m3.d-1。（2）采用一体式IAS-MBR和分置式IAS-MBR处理养猪沼液，可以高效低成本实现养猪沼液脱氮。两反应器对COD、氨氮、TN、TP的去除率接近；其中，COD容积负荷与氨氮容积负荷分别为1.18kg/m3.d-1和0.24kg/m3.d-1时，各污染物去除效果均达到最佳。COD/TN同样对两间歇曝气序批式膜生物反应器运行效果和稳定性影响很大。进水COD/TN为0.7时，各污染物去除率低，出水水质差且波动大。而进水COD/TN大于2时，各污染物的去除效果显著增强，出水COD和氨氮浓度均满足甚至优于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)。两反应器对TN去除率达到80%以上，并且两反应器均长期稳定地实现了短程硝化，亚硝化率分别为72.4%-84.4%和77.7%-88.8%。（3）长期运行条件下，中试MBR处理猪场沼液时受COD容积负荷、氨氮容积负荷限制不大，但较低的COD污泥负荷往往引起MBR产生严重的生物泡沫且反应器运行稳定性变差。整个运行过程中，出水COD、氨氮平均浓度为（293.7±82.9）mg.L-1、（28.4