浸沒式膜生物反應器處理豬場污水試驗研究

【摘要】：我國是生豬養(yǎng)殖大國,豬的生理特點及現有的生產系統(tǒng)決定了生豬養(yǎng)殖的污水產生量大且污染物濃度高,豬場污水的環(huán)境污染問題已嚴重制約了生豬產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。由于種種原因,大部分豬場周圍的農田面積不足甚至無農田對污水進行消納,對豬場污水進行深度處理成為這些豬場的迫切需要。本文針對豬場污水基礎數據和深度處理技術缺乏的問題,對典型清糞方式豬場污水進行了周年監(jiān)測、并對人工干清糞豬場污水進行膜生物反應器(MBR)小試試驗效果研究、MBR出水除磷的研究,在此基礎上提出了豬場污水MBR處理與化學除磷處理組合工藝,并進行中試方案設計,主要試驗結果如下:1.選擇豬場典型人工干清糞、水泡糞和機械干清糞方式,分春、夏、秋、冬四個季節(jié),每個季節(jié)連續(xù)采樣5天,對不同清糞方式豬場污水中化學需氧量(COD)、總氮(TN)、氨氮(NH4+-N)和總磷(TP)濃度進行檢測分析。結果表明:人工干清糞、水泡糞和機械干清糞豬場污水的年平均COD濃度分別為(3206±1020)mg/L、(16672±8212)mg/L和(18589±4871)mg/L,TN濃度分別為(328±119)mg/L、(2110±943)mg/L和(6249±2043)mg/L,NH4+-N濃度分別為(185±64)mg/L、(1143±566)mg/L和(2259±1250)mg/L,TP濃度分別為(69±49)mg/L、(299±121)mg/L和(104±75)mg/L。對同一種清糞方式,豬場污水夏秋季節(jié)的COD、TN、NH4+-N濃度低于春冬季節(jié),但夏秋季節(jié)的TP濃度略高于春冬季節(jié);人工干清糞豬場污水的污染物濃度相對較低,C/N比值較高,可生化性較好,有利于生化處理。2.采用浸沒式膜生物反應器處理對其人工干清糞豬場污水的運行參數進行研究,分別選擇三個水平的膜區(qū)溶解氧濃度(1.5、1.5~3、3mg/L)、水力停留時間(0.75、1.5、3.0d)、混合液回流比(200%、300%、400%),通過正交試驗,設計形成9個處理組,分3批進行,每批試驗運行50d(20d適應期和30d試驗期)。試驗結果表明:反應器出水平均COD、氨氮、TN、TP濃度分別為(202±201)mg/L,(56.6±54.0)mg/L、(91.6±69.1)mg/L,(19.2±10.0)mg/L,去除率分別為(94.3±5.8)%、(70.0±27.2)%、(70.7±20.7)%、(68.3±17.4)%。MBR對糞大腸菌群數的去除率為(99.9±0.08)%,試驗中86.4%的出水糞大腸菌群數能達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染物排放標準》的要求。通過COD、氨氮、TP的極差分析,優(yōu)化出MBR最佳運行參數為:DO 1.5~3.0mg/L、HRT 3.0d和混合液回流比300%,該組合參數為試驗處理4,此運行條件下出水COD、NH4+-N和TP濃度分別為(69.3±48.7)mg/L、(10.0±8.2)mg/L和(14.0±9.9)mg/L,去除率分別為(97.8±1.5)%、(93.8±5.0)%和(81.5±14.2)%。MBR出水出水色度為80~214度,殺菌后出水有望回用于圈舍沖洗,減少豬場生產的水資源消耗。3.如果豬場考慮MBR處理出水排放,則需要進一步除磷,通過分析MBR出水中磷組成,發(fā)現77.4%以上的TP以正磷酸鹽(PO43-)形式存在,因此對MBR出水以化學除磷方法進行處理;結果表明,當氫氧化鈣投加量為9mg/L,PAC為6mg/L,硫酸鐵為6.5mg/L,出水磷達到排放標準。綜合考慮三種試劑的除磷效果及運行成本,優(yōu)先選擇氫氧化鈣。4.基于以上實驗研究,形成豬場污水膜生物反應器與化學除磷相結合的組合工藝,并設計出處理能力為10m3/d的膜生物反應器中試方案,為下一步的中試研究提供參考。本論文通過試驗獲取了我國典型豬場不同清糞方式的污水特性基礎數據,并通過人工干清糞豬場污水的膜生物反應器小試效果,以及豬場污水膜生物反應器與化學除磷組合工藝研究,優(yōu)化出豬場污水膜生物反應器處理優(yōu)化參數,為豬場污水膜生物反應器處理技術的深入研究提供了基礎參數和技術參考依據。 【關鍵詞】：豬場污水 清糞工藝 膜生物反應器 化學除磷
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X713
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 英文縮略表15-16
• 第一章 引言16-27
• 1.1 豬場污水的危害及主要利用途徑16-17
• 1.1.1 豬場污水的危害16-17
• 1.1.2 豬場污水處理途徑17
• 1.2 豬場污水深度處理主要利用途徑17-20
• 1.2.1 還田處理法18
• 1.2.2 人工濕地處理法18
• 1.2.3 AO處理法18-19
• 1.2.4 序批式活性污泥法19
• 1.2.5 物理化學處理法19-20
• 1.2.6 膜生物反應器（MBR）20
• 1.3 膜生物反應器的影響因素20-23
• 1.3.1 污泥停留時間20-21
• 1.3.2 化學需氧量/總氮21
• 1.3.3 曝氣強度21
• 1.3.4 水力停留時間21-22
• 1.3.5 混合液懸浮固體濃度22
• 1.3.6 混合液回流比22
• 1.3.7 膜污染的影響22-23
• 1.4 膜生物反應器國內外研究進展23-24
• 1.5 研究目的與意義24-25
• 1.6 研究內容與技術路線25-27
• 1.6.1 研究內容25-26
• 1.6.2 技術路線26-27
• 第二章 三種清糞方式出水水質對比27-32
• 2.1 試驗材料與方法27-28
• 2.1.1 試驗時間和地點27
• 2.1.2 人工清糞、機械清糞和水泡糞的豬舍結構27-28
• 2.1.3 試驗日糧28
• 2.1.4 樣品分析方法28
• 2.2 試驗結果及討論28-31
• 2.2.1 三種清糞方式不同季節(jié)出水COD含量29
• 2.2.2 三種清糞方式不同季節(jié)出水氮含量29-30
• 2.2.3 三種清糞方式不同季節(jié)出水TP含量30-31
• 2.2.4 三種清糞方式C/N比差異及相應污水處理工藝比較31
• 2.3 小結31-32
• 第三章 膜生物反應器處理豬場污水小試試驗32-47
• 3.1 試驗材料與方法32-35
• 3.1.1 膜生物反應器32-33
• 3.1.2 試驗污水33-34
• 3.1.3 試驗設計34
• 3.1.4 污泥馴化培養(yǎng)34-35
• 3.1.5 試驗運行35
• 3.1.6 采樣及分析方法35
• 3.2 結果35-45
• 3.2.1 膜生物反應器的運行效果35-36
• 3.2.2 膜生物反應器對污水中COD的去除效果36-38
• 3.2.3 膜生物反應器對污水中氮的去除效果38-42
• 3.2.4 膜生物反應器對污水中糞大腸菌群數的去除效果42
• 3.2.5 膜生物反應器對污水中磷的去除效果42-44
• 3.2.6 膜生物反應器運行參數優(yōu)化44-45
• 3.3 討論45-46
• 3.3.1 進水負荷對MBR處理效果的影響45
• 3.3.2 MBR對總磷的去除效果分析45
• 3.3.3 溫度對MBR運行效果的影響45-46
• 3.4 小結46-47
• 第四章 MBR+后續(xù)化學除磷處理人工清糞豬場污水試驗研究47-52
• 4.1 試驗材料與方法47-48
• 4.1.1 試驗系統(tǒng)47-48
• 4.1.2 試驗設計48
• 4.2 結果與討論48-51
• 4.2.1 膜生物反應器對污水中磷的去除效果48-49
• 4.2.2 化學沉淀對污水中磷的去除效果49-50
• 4.2.3 經濟性分析50-51
• 4.3 小結51-52
• 第五章 膜生物反應器處理污水中試試驗設計52-60
• 5.1 進水水質52
• 5.2 MBR中試設計52-60
• 第六章 結論與建議60-62
• 6.1 結論60-61
• 6.2 建議61-62
• 參考文獻62-68
• 致謝68-69
• 作者簡介69

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