屠宰廢水用聚合硫酸鐵除磷的工藝：污水的脫氮除磷成為水污染控制中廣受關(guān)注的熱點(diǎn).越來越多的和地區(qū)建立了嚴(yán)格的污水氮磷排放標(biāo)準(zhǔn).近年來, 水污染問題日趨嚴(yán)峻, 畜禽養(yǎng)殖廢水是農(nóng)村面源污染的一大來源, 大量排放的畜禽糞便污水日積月累, 在各大城市周邊地帶形成了龐大的污染源, 其中養(yǎng)豬廢水是污染排放主體.針對(duì)豬場沼液富含氮、磷、有機(jī)物以及營養(yǎng)比例嚴(yán)重失調(diào)、碳氮比低的水質(zhì)特點(diǎn),采用的生物反應(yīng)器處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)原位污染控制的根本途徑.間歇曝氣序批式生物反應(yīng)器(intermittently aerated sequencing batch reactor, IASBR)通過一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)缺氧環(huán)境和好氧環(huán)境的多次交替, 有效實(shí)現(xiàn)亞硝態(tài)氮的積累, 能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化反硝化脫氮,從而在硝化階段節(jié)省40%的氧氣消耗, 在反硝化階段節(jié)省25%的有機(jī)碳源消耗, 污泥產(chǎn)量大幅減少, 反硝化反應(yīng)速率大幅提高, CO2排放量減少20%/同時(shí), 間歇曝氣的運(yùn)行模式下, 缺氧反硝化過程中產(chǎn)生的堿度能及時(shí)補(bǔ)充好氧硝化過程中消耗的堿度,節(jié)省調(diào)堿藥劑消耗.

Zhang等(2011) 的研究表明，間歇曝氣序批式生物反應(yīng)器(IASBR)在控溫(26±1) ℃、運(yùn)行碳氮比3.0條件下處理養(yǎng)豬沼液, 可以實(shí)現(xiàn)COD和TN的去除率分別為89.8%和76.5%.另外, Pan等(2014) 使用IASBR處理屠宰廢水, 在11 ℃的低溫下, 當(dāng)進(jìn)水COD/TN為10.5.曝氣量為0.6 mg·L-1時(shí), COD和TN的去除率可分別達(dá)到98.2%和97.7%.而穩(wěn)定短程硝化反硝化的控制關(guān)鍵在于體系內(nèi)維持合理的低溶解氧條件、污泥齡、溫度及pH值, 從而使氨氧化菌成為優(yōu)勢菌, 同時(shí), 控制合理的碳氮比來保證系統(tǒng)內(nèi)菌群微環(huán)境生理功能的發(fā)揮.課題組前期研究(宋小燕等, 2016)表明, 采用分步進(jìn)水IASBR處理養(yǎng)豬沼液, 控溫30 ℃，運(yùn)行碳氮比2.4左右條件下, 不需要精確控制溶解氧、pH條件, 即實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的短程硝化反硝化, 且脫氮效率大幅提高, COD和TN去除率分別達(dá)85%和90%左右.采用生物處理技術(shù)時(shí), 溫度是影響活性污泥中微生物活性的主要因素, 對(duì)受季節(jié)限制寒冷地區(qū)的污水或者受工藝限制的低溫廢水進(jìn)行處理的結(jié)果表明, 隨著溫度的降低, 有機(jī)物去除率、硝化/反硝化作用受到較大的沖擊, 直接影響出水水質(zhì).對(duì)于養(yǎng)豬沼液這類兼具復(fù)雜性和特殊性且處理成本要求苛刻的污染源, 隨沼液排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí), 技術(shù)升級(jí)也面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn).
　在脫氮過程中, 硝化過程是控制脫氮效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 硝化細(xì)菌對(duì)環(huán)境條件的變化非常敏感.在實(shí)際的反應(yīng)器運(yùn)行中, 溫度對(duì)硝化和反硝化速率的影響是因?yàn)榈蜏厥瓜趸姆敝乘俾式档? 溫度的降低也會(huì)使細(xì)菌的代謝速率降低影響其活性, 從而降低硝化和反硝化速率.生物硝化反應(yīng)的適溫度為20～30 ℃, 反硝化菌的適宜溫度為20~35 ℃, 當(dāng)溫度低于5 ℃時(shí), 硝化和反硝化作用停止(李軍等, 2002), 運(yùn)行溫度在15 ℃時(shí)仍能維持良好的硝化效果而反硝化速率明顯降低(Ronerta et al., 2006; 王榮昌等, 2013).隨溫度變化, 反硝化速率變化很大, 不同反應(yīng)條件表現(xiàn)出不同的影響關(guān)系, 操家順等(2013) 報(bào)道了溫度對(duì)活性污泥反硝化速率的影響, 結(jié)果表明溫度降低為15 ℃和10 ℃時(shí), 碳源反硝化階段反硝化速率較21 ℃分別降低了約29.2%、42.2%;而Welander和Mattiasson研究低溫對(duì)懸浮載體生物膜反硝化工藝影響時(shí), 發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)反硝化速率的影響并不大, 3 ℃的反硝化速率約為15 ℃反硝化速率的55%(Welander and Mattiasson, 2003).本研究在運(yùn)行溫度低于20 ℃即發(fā)生反硝化抑制現(xiàn)象, 亞硝態(tài)氮呈現(xiàn)積累趨勢, 而在15 ℃保持了的硝化效果, 與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致.
結(jié)論(Conclutions)
1) 分步進(jìn)水運(yùn)行的IASBR反應(yīng)器, 10 ℃是硝化性能臨界溫度, 10 ℃以上氨氮去除率保持在90%以上, 10 ℃以下去除率大幅降低;而20 ℃是反硝化性能臨界溫度, 20 ℃以上時(shí)TN去除率可保持在90%以上, 20 ℃以下時(shí)脫氮效率明顯降低, 亞硝態(tài)氮呈積累趨勢.因此, IASBR要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的去除TN, 仍需要冬季保溫措施.
2) 系統(tǒng)低溫運(yùn)行過程中, 短程硝化過程未受到破壞, 亞硝態(tài)氮平均積累率高達(dá)80%以上, 高為91%.
3) 當(dāng)進(jìn)水碳氮比從3.1左右降低為1.7左右時(shí), 硝化速率未有明顯影響, 氨氮去除率保持在95%以上, 但反硝化過程受到抑制, TN平均去除率從90%以上降低至80%左右.
4) IASBR脫氮體系受氨氮負(fù)荷的制約作用大, 其次是運(yùn)行溫度, 在氨氮負(fù)荷不大于0.30 kg·m-3·d-1以及運(yùn)行溫度為15 ℃以上時(shí), 出水氨氮濃度可達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)的氨氮低排放標(biāo)準(zhǔn)(≤25 mg·L-1).