ABR处理高浓度畜禽养殖废水的工艺研究

1、22AnhuiAgri.Sci.Bull.2011，17（15）安徽农学通报，ABR处理高浓度畜禽养殖废水的工艺研究方圣琼张宏旺2（1福州大学环境与资源学院环境科学与工程系，福建福州350108；2福建思嘉环保材料科技有限公司，福建福州350014）摘COD的要：采用红泥塑料覆顶的厌氧挡板反应器（ABR）处理养猪废水，当COD浓度达到900010000mg/L时，3容积负荷最高为6kgCOD/（m·d），水力停留时间48h左右，去除率在75%85%，出水COD浓度在15002000mg/3L，原料产气率达04m/（kgCOD）左右。另外研究表明ABR厌氧消化过程对NH3N没有去除效果

2、，温度在2040时对ABR运行影响不大，进水pH在7以上较合适。关键词：猪场废水；厌氧处理；ABR中图分类号X703文献标识码A文章编号10077731（2011）152203畜禽养殖场废弃物，特别是规模化养猪场粪污已是我国许多地区的主要污染来源。随着我国的规模化养猪业必将带来更大的污染压力。各级政府和养殖的快速发展，场业主对此相当重视，已经着手多方筹集资金解决畜禽养殖污染问题，迫切需要技术支撑。尽管猪场废水可以还田利用或者采用自然处理系统进行处理，这2种方法都需要大量土地，就我国人多地少的实际情况而言，这2种处理方法将受到可利用土地的制约。工业化处理模式将是土在工业化处地受限地区猪场废水处理

3、的必然选择。但是，理模式中，好氧工艺直接处理猪场废水，投资及运行费用均很高，而采用厌氧好氧进行处理，厌氧消化液好氧后针对工业化处理模式中存在技术处理是一大难题。因此，难题展开研究，具有重要的现实意义17N采用酚二磺酸光度法；SS采用重量法。表1废水的水质分析NH3N（mg/L）TN（mg/L）pH项目CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）5008005001900范围50001500025008400300060006.37.5均值10000545045006.965012001.3实验装置和工艺流程实验装置放在露天塑料大棚以便ABR顶部红泥塑料更好吸收太阳能，工艺如图1里

4、，所示。实验系统包括：（1）ABR反应器：分为5格，每格有效容积250L，上流格室底面积下流格室底面积为41；高度1800mm，各格分开集气；（2）集气系统：顶部采用福建5个洗气瓶和红泥塑料储思嘉红泥塑料覆盖，分格集气，出水系统：补液泵进水，出水U型管保护。气袋。（3）进、进水从进水箱由泵打入反应器中。ABR作为一种新型高效厌氧反应器，相对于UASB、IC厌氧处理工艺具有结构简单、投资少、抗冲击负荷强等但实际应用还相当少，特别是在畜禽养殖废一系列优点，水处理中还没有见到相关的报道39。本研究着眼于ABR的特性及工程应用，拟对ABR对COD的降解特性及pH等控制条件等进行探索及研究。产气量、温度

5、、图1实验装置结构1.1试验材料与方法废水水质试验所用废水取自福建省福州市福清某22.1结果与讨论运行结果因为接种污泥选择较为合理，启动历时养猪场，该养殖场已经有一套废水处理工艺，该养殖场采用的工艺是废水首先进入前处理系统，前处理系统构筑物主要包括格栅、沉砂池、集水井、固液分离机、沉淀调节池、干化场等设备和设施，以及猪舍采取的雨污分离和干清粪等措施。本次试验研究的废水取自沉淀调节池出水，其水质情况见表1。1.2废水水质分析方法2ABR中微生物，较短，从2009年2月经过4周驯化后，将3CODcr去除率容积负荷升至4.034.5kgCODcr/（m·d），在75%85%。ABR中微生物

6、经过8周驯化后，将容积3CODcr去除率仍然负荷升至5.56.5kgCODcr/（m·d），然后稳定运行了不同温度的季节，一直稳定在80%左右，运行到2009年12月初，此期间温度和pH均有波动。从从2月12日监测开始到3月11日，进水的图2可以知道，CODcr浓度从5000mg/L逐步增加到9000mg/L，之后CODcr浓度基本保持稳定的状态。从2月12日监测开始到3月收稿日期：20110720pH采用玻璃电极法测定；CODcr采用重铬酸钾法测定；NH3N采用纳氏试剂光度NON采用N（1萘基）乙二胺光度法；NO3法，基金项目：福州大学科技发展基金资助项目。作者简介：方圣琼（197

7、8），男，福建武平人，博士研究生，讲师，主要研究方向：环境污染治理与监测。17卷15期方圣琼等ABR处理高浓度畜禽养殖废水的工艺研究2311日，氨氮的浓度从300mg/L逐步增加到800mg/L。稳表2时间（/）3/53/174/34/225/155/296/96/217/117/228/68/199/1210/1411/1411/2112/512/17进水cr832191509012962393209820941289349781924189768830879092129030998193279457出水cr206416201884198220221738187315011731181116

8、791483157319441923208619312005容积负荷3.d）3.14.035.436.035.846.155.905.606.135.795.625.535.515.775.666.255.845.93定后的监测部分结果如表2所示。容积产气率m3/（m3.d）1.011.512.042.292.222.342.302.352.642.372.472.31原料产气率m3/（KgCOD）0.330.360.450.380.380.380.390.420.430.410.440.420.390.380.380.360.360.39进水氨

9、氮（mg/L）572656734689623642756678727701700767652641708734723632出水氨氮（mg/L）608689744707608632789708747745727780709642718756743645ABR运行数据2.2COD去除率COD去除率是监测的重要指标，由于3可以知道，从图2、达到75%的去采用的接种污泥较好，除率经过一个月的时间。随后在较高负荷下，经过一段时间的运行后，去除率基本稳定在75%85%。研究表明ABR处理CODcr浓度在9000mg/L的废水时，处理效果将明显变化。继续增加负荷至设计要求的CODcr浓度10000mg/L左

10、右时，去除率在75%80%开始徘徊，但相对稳定。图2ABR反应器进出水的CODcr与时间关系2.3容积负荷率与产气体率由图4和图5可知，容积产从图4可以看出CODcr容积负荷在开始驯化初期阶段时候，基本在12kgCODcr/（m·d），大约持续了2周时CODcr去除率较低，间，基本在30%50%。随着驯化时间CODcr的去除率逐渐升高，的延长，在经过2个月的时间CODcr的容积负荷达到了6kgCODcr/（m3·d），后，之后容积负荷基本保持稳定，在进水和容积负荷稳定的情况下，这个时候进水CODcr浓度基本在9000mg/L左右，出水在2000mg/L左右，CODcr的去除

11、率保持在75%80%，CODcr的容积负荷在4.56.5kgCODcr/（m3·d），污水的水力停留时间在2d左右，相对传统的厌氧处理工艺，减少了超过一半的时间。3气率随着容积有机负荷的增加而增加，当周平均容积负荷3为1.22.5kgCODcr/（m·d）时，容积产气率在0.20.73m3/（m3·d），原料产气率在0.20.3m/（kgCODcr）；当周3平均容积负荷增到2.54.5kgCODcr/（m·d）时，容积产333气率升到1.5m/（m·d），原料产气率达0.30.4m/（kgCOD）。稳定的容积负荷达到6kgCODcr/（m3&#

12、183;d），夏季33最高容积产气率相应达到2.64m/（m.d），原料产气率达0.45m3/（kgCODcr）左右，基本接近理论值。在运行温度25情况下，与IC反应器相比，产气率相对会低一点，但是IC反应器结构很复杂，运行很难控制，所以用ABR处理高浓度的养猪废水有较好前景。24AnhuiAgri.Sci.Bull.2011，17（15）安徽农学通报，图5ABR反应器的容积产气率和原料产气率变化2.4NH3N在ABR反应器中的变化情况图6显示了图8温度在ABR反应器中的变化NH3N在ABR反应器中的变化情况。由于进水NH3N浓度不稳定，时高时低，并且进入反应器的废水在反应器中因而，表现为出水

13、NH3N浓度时而比进有一定的滞留期，水低，时而比出水高。总体来看，出水NH3N浓度比进水稍高，这是由于在厌氧条件下，部分有机氮转化为氨态氮所致。说明厌氧消化过程对NH3N没有去除效果。3结论（1）ABR处理养猪废水，在COD较高负荷下，去除率基本稳定在75%85%，当废COD浓度达到90001000mg/L时，COD去除率在75%80%开始徘徊，但相对稳定。（2）ABR处理养猪废水，在COD的容积负荷达6kgCOD/（m·d），污水的水力停留时间在2d左右时，相对传统的厌氧处理工艺，减少了超过一半的时间。（3）ABR处理养猪废水，在容积负荷达6kgCOD/（m33·d）时，

14、最高容积产气率相应达2.5m/（m·d），原料产3气率达0.4m/（kgCOD）左右，较接近理论值。（4）ABR处理养猪废水，出水NH3N浓度比进水稍高，这是由于在厌氧条件下，部分有机氮转化为氨态氮所图6NH3N在ABR反应器中的变化2.5温度和pH在对ABR反应器中运行的影响各种微生物都在一定的温度范围生长，根据微生物生长的温度范围，习惯上将微生物分为3类：嗜冷微生物，生长温度520；嗜温微生物，生长温度2042；嗜热微生物，生长温度4275。相应地，厌氧废水处理也分为低温、中温在相同水力条件和有机负荷和高温3类。通常情况下，COD去除率会下降，下，随着温度降低，同时出水VFA和S

15、S均会升高，而pH和沼气产量以及甲烷在沼气中的含量都会下降。实验过程的pH和温度变化如图7和图8所示，表明采用红泥塑料覆顶，温度在2040，产气量变化不大。当温度在35以上时，产气量略有上升（增加大约5%10%），而pH基本没有变化，说明温度在2040对ABR反应器影响不大。实验表明在pH值小于6.5的时候，产气量下降的比较多，原料产气量下降了30%50%，说明要保持ABR的正常运转，要求进水pH值最好保持在7或以上，保证出水pH大于6.5。致，说明厌氧消化过程对NH3N没有去除效果。温度在2040时对ABR运行影响不大，pH低于6.5会影响ABR产气量，要求进水pH在7以上较合适。参考文献1

16、LeeSM.，ChungYC.NovelmethodforenhancingpermeatefluxofsubmergedmembranesystemintwophaseanaerobicreactorJ.2001，35（2）：471477.WaterResearch，2ObajaD.，MaceS.Nitrification，denitrificationandbiologicalphos-phorusremovalinpiggerywastewaterusingasequencingbatchreactorJ.BioresourceTechnology，2003，87（1）：103111.3

17、于凯军.厌氧工艺的发展和新型的厌氧反应器J.环境科学，1999，19（1）：9496.4SuJJ，LiuBY，LiuCY.ComparisonofaerobicdenitrificationunderhighoxygenatmospherebythiosphaerapantotrophaATCC35512andPseudomonasstutzeriSU2newlyisolatedfromtheactivatedsludgeof.Journalofappliedmicro-apiggerywastewatertreatmentsystemJbiology，2001，190（3）：457462.5BernetN.，AkunnaJC.，DelgenesJP.CombinedanaerobicaerobicSBRforthetreatmentofpiggerywastewaterJ.WaterResearch，2000，134（2）：611619.6J.环方圣琼，胡雪峰，巫和昕.水产养殖废水处理技术及应用2004，5（09）：5155.境污染治理技术与设备，7李长生，董红敏，黄宏坤.集约化猪场粪污处理工艺的研究A，.2001年全国养