臭氧氧化處理養(yǎng)豬場厭氧沼液

 

實驗摘要

   近年來，我國規(guī)模化養(yǎng)豬業(yè)迅速發(fā)展，隨之產(chǎn)生的豬場廢水，由于其具有排放量大、固液混雜、有機(jī)物濃度高及氨氮含量高等特點，已成為一種主要的農(nóng)業(yè)污染源。傳統(tǒng)的厭氧-好氧組合工藝處理大規(guī)模養(yǎng)豬場廢水時，大部分可降解的有機(jī)物在厭氧處理階段被去除，BOD5 /COD 降低，可生化性差，同時厭氧消化過程中有機(jī)氮被轉(zhuǎn)化為氨氮，厭氧出水中氨氮含量依然很高，系統(tǒng)出水遠(yuǎn)不符合《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)( GB18596-2001) 》的要求。因此，如何在厭氧消化階段后期提高沼液的可生化性以及去除沼液中大量氮磷問題已成為目前研究的熱中大量的氮和磷。臭氧由于具有很強的氧化性( 氧化還原電位為2． 07 V，在水中次于氟，位居第2) ，能夠顯著地改變有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，提高廢水的可生化性。Hsu Y．C． 等的研究發(fā)現(xiàn)，通過控制合理的反應(yīng)時間，臭氧氧化可以將含有鄰氯苯酚溶液的可生化性提高到0． 33。Uslu M． O． 等對動物排泄物中所含有抗生素進(jìn)行了臭氧處理，證實抗生素的降解速率依賴于反應(yīng)的pH 以及臭氧的投加量，而與溶液中抗生素 很初的濃度無關(guān)，此研究還揭示了臭氧不僅能提高動物排泄物的生物降解能力，同時還能降低由抗生素引起的細(xì)胞的毒性。李金成等研究指出，單獨的臭氧預(yù)氧化對葡萄酒廢水中糖、小分子有機(jī)酸及醇等成分幾乎無去除效果，但對廢水中多酚類難降解有機(jī)物可以部分去除。Barredo-Damas S． 等印染廢水處理研究表明，當(dāng)臭氧預(yù)處理時間為30 min時，可以大幅度提高后續(xù)混凝沉淀能力，從而達(dá)到57%的COD 去除率和95% 的濁度去除率。其他相關(guān)研究也顯示，由于臭氧氧化分解的產(chǎn)物是氧氣，不對環(huán)境造成二次污染，操作條件也較簡單，所以臭氧技術(shù)在污水脫色、剩余污泥減量以及環(huán)境干擾化學(xué)物質(zhì)減量方面具有其他氧化劑不具有的優(yōu)勢。目前，MAP 沉淀法回收養(yǎng)豬場廢水中氮磷的研究相對較多，但采用臭氧氧化技術(shù)處理養(yǎng)豬場厭氧沼液的資料相對較少，MAP 沉淀和臭氧氧化聯(lián)合處理養(yǎng)豬場厭氧沼液的研究國內(nèi)外鮮見報道。本研究在前期MAP 沉淀的基礎(chǔ)上，探討了臭氧氧化技術(shù)對沼液pH、有機(jī)物( COD 和UV254) 的去除效果、可生化性、氮形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響，以期為該技術(shù)在處理大規(guī)模養(yǎng)豬場廢水中的應(yīng)用提供參考。

 

實驗水質(zhì)

實驗所用厭氧沼液取自陜西省楊凌示范區(qū)某產(chǎn)業(yè)集團(tuán)生豬實訓(xùn)基地。該場生豬出欄量為18 萬頭/a，豬場廢水主要來自糞尿、豬舍沖洗水，豬場廢水由露天排水溝匯入?yún)捬跽託獬刂校M(jìn)行1 ～ 2 個月厭氧發(fā)酵。厭氧發(fā)酵后的沼液以MgCl2和Na2HPO4為沉淀劑，進(jìn)行MAP 沉淀反應(yīng)前處理。實際沼液水質(zhì)及經(jīng)過MAP 沉淀后水質(zhì)情況如表1 所示。

 

實驗結(jié)論

( 1) 在未通臭氧的反應(yīng)中，沼液pH 一直穩(wěn)定在原有經(jīng)MAP 沉淀處理后的范圍( 9． 5 ～ 10) ，而在通臭氧的3 組反應(yīng)過程中，隨著反應(yīng)時間的增加pH呈現(xiàn)逐步下降的趨勢。

( 2) 利用臭氧的強氧化性處理經(jīng)MAP 沉淀后的沼液，在臭氧投加量為0 mg /L 時，臭氧對沼液中有機(jī)物質(zhì)基本沒有降解能力，而在臭氧投加量為4、6 和8 mg /L 時，COD、UV254的去除效果均在40 min

時達(dá)到 很佳; 隨著反應(yīng)時間的延長，部分有機(jī)物礦化影響了臭氧對有機(jī)物的去除，導(dǎo)致COD 和UV254的去除率增長緩慢，這可能與反應(yīng)系統(tǒng)中pH 有關(guān)。另外，投加量為6 mg /L 時COD、UV254的去除效果要優(yōu)于投加量為4 mg /L 和8 mg /L，COD 和UV254的 很大去除率分別達(dá)到21． 7%和60%。

( 3) 當(dāng)投加量為6 mg /L 時，在反應(yīng)前40 min內(nèi)，BOD5 /COD 比值由0． 24 上升為0． 41，即可生化性得到明顯提高; 40 min 后，BOD5 /COD 比值增長趨勢平緩，但比值仍高于0． 3，即能滿足后續(xù)可生化性的需求。

( 4) 臭氧氧化過程中( 投加量為6 mg /L、反應(yīng)時間2 h) ，沼液TN 濃度基本沒有變化; 氨氮濃度則由 很初的198． 3 mg /L 增加到283． 7 mg /L; 隨著反應(yīng)時間的延長( 120 min) ，氨氮濃度 很后下降至132． 7mg /L，硝態(tài)氮濃度從 很初24． 9 mg /L 增加至出水的58． 7 mg /L，濃度幾乎增加了一倍。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過MAP 沉淀后的厭氧沼液，對其采用臭氧氧化技術(shù)處理時，無法做到完全脫氮，只是把氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，使得出水氨氮濃度降低。

( 5) 臭氧氧化法處理沼液的實際能耗費用較高，建議在實際應(yīng)用中，結(jié)合工程水質(zhì)的具體情況，合理控制臭氧投加量與反應(yīng)時間，提高臭氧利用效率，降低運行成本，使該方法在規(guī)模化養(yǎng)殖企業(yè)的沼液處理過程中得到更多的推廣。

 

參考文獻(xiàn)

曾鑫 呼世斌 屈廣周 王鐵成 龐敏 柴琴琴 姜洋  ( 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，楊凌712100)

中圖分類號X703． 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1673-9108( 2015) 07-3332-07