改性硅酸鈣在養(yǎng)殖廢水厭氧處理中的應(yīng)用分析

　　 養(yǎng)殖業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，養(yǎng)殖廢水污染已成為當(dāng)前繼工業(yè)水污染、生活垃圾污染后的第三大污染。以北京地區(qū)為例，養(yǎng)殖場排放廢水不僅BOD（2~8g/L）、COD（5~20g/L）偏高，而且年排放總磷約7030t。這類廢水未經(jīng)處理直接排放，不僅嚴重污染了周圍環(huán)境，還會對水體造成富營養(yǎng)化，產(chǎn)生不良影響。因此，養(yǎng)殖廢水處理過程中的控磷技術(shù)已成為該類廢水處理后達標(biāo)排放的關(guān)鍵。

　　目前養(yǎng)殖廢水除磷工藝主要有化學(xué)法和生物法?；瘜W(xué)法雖然效率較高，但會導(dǎo)致預(yù)處理的工藝成本上升，還很容易受到環(huán)境條件的影響；生物法則通常采用厭氧-好氧結(jié)合工藝，好氧曝氣工藝能耗高，操作復(fù)雜，反應(yīng)周期長，出水效率不理想。

　　作為一種高效的磷吸附劑，水合硅酸鈣目前通常以天然硅灰石或以含鈣硅的建筑材料為原料，通過機械粉碎或水熱法制備，但這種方法不僅制備過程能耗大，而且制備得出的水合硅酸鈣含雜質(zhì)較多，導(dǎo)致磷吸附量有限。

　　研究采用化學(xué)沉淀法制備水合硅酸鈣，同時通過添加分散劑對其表面進行改性，并采用XRD、FT-IR對改性硅酸鈣（MCS）的物相成分、純度進行表征；再將制備得到的MCS投加到厭氧反應(yīng)裝置中，以考察其對養(yǎng)殖廢水厭氧處理過程中的除磷效果，以期為生物除磷和化學(xué)除磷的結(jié)合提供參考。

　　1、材料和方法

　　1.1改性硅酸鈣（MCS）的制備

　　實驗以硝酸鈣〔Ca（NO3）2?4H2O〕和硅酸鈉（Na2SiO3?9H2O）為原料，采用沉淀法合成硅酸鈣粉體：將硝酸鈣和硅酸鈉分別溶解在去離子水中，配制硅酸鈣溶液濃度為1mol/L，按照n（Ca）∶n（Si）為1.1∶1的比例配制硝酸鈣溶液。將鈣質(zhì)量分數(shù)4%的分散劑（聚乙二醇）加入到硝酸鈣溶液中，然后將硝酸鈣溶液放置于恒溫攪拌器上，設(shè)定溫度為50℃，攪拌速度為175r/min。再將硅酸鈉溶液用蠕動泵驅(qū)動器以3mL/min的速度緩慢滴加到硝酸鈣溶液中。待沉淀反應(yīng)完全后，將沉淀用去離子水和無水乙醇先后洗滌3次后，真空泵過濾得到無定形硅酸鈣粉體。將無定形硅酸鈣粉體在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)于60℃恒溫干燥1h后得到MCS粉體。

　　1.2反應(yīng)器的啟動和運行

　　實驗采用的反應(yīng)器為上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），設(shè)計兩臺UASB，分別記為U-1和U-2。每臺反應(yīng)器有效容積為12L，水力停留時間為6h。研究中所接種的厭氧污泥取自無錫杰能科生物工程有限公司運行中的UASB反應(yīng)器。實驗用水為無錫市南洋農(nóng)畜業(yè)有限公司出水，水質(zhì)狀況：COD7500~8500mg/L，TN300~400mg/L，TP80~100mg/L，SS950~1300mg/L，堿度（以Ca計）30~40mg/L。

　　UASB反應(yīng)器啟動初期將廢水COD稀釋至約1000mg/L，污泥容積負荷為1kg/（m3?d），當(dāng)COD的去除率大于80%時以1~2kg/（m3?d）的增幅逐漸提升負荷，直至負荷穩(wěn)定在8kg/（m3?d）左右。當(dāng)COD去除率穩(wěn)定在85%以上時，標(biāo)志反應(yīng)器啟動完成。

　　反應(yīng)器啟動完成后，繼續(xù)運行U-1作為對照；并在U-2反應(yīng)器中階梯投加MCS，投加方式為3g/d（第1~15天）；6g/d（第16~30天）；9g/d（第31~45天）；12g/d（第46~90天）穩(wěn)定運行90d。并定時取樣以檢測各進出水指標(biāo)。

　　1.3分析方法和儀器

　　水質(zhì)監(jiān)測方法按照水環(huán)境保護監(jiān)測標(biāo)準。各檢測指標(biāo)的分析方法和儀器如表1所示。

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