發(fā)布時間：2020-05-08 01:18

【摘要】：近年來,集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展,導致養(yǎng)殖場廢水中氨氮(NH_4~+-N)、總磷(TP)及重金屬等物質(zhì)污染日益嚴重。本論文圍繞著養(yǎng)豬糞污廢水的凈化這一難題展開研究,初步探明了糞污厭氧發(fā)酵對沼液的N、P、Cu(Ⅱ)及Zn(Ⅱ)形態(tài)含量的影響機理,開發(fā)低成本、高效率、環(huán)境友好型工藝處理技術,最大限度地實現(xiàn)糞污的資源化利用,降低集約化養(yǎng)殖廢水處理成本以及對環(huán)境的污染,為建設更加文明的生態(tài)環(huán)境提供了科學基礎。具體研究內(nèi)容如下:1.養(yǎng)豬糞污在37℃厭氧發(fā)酵結束后,CH_4累積產(chǎn)量分別是20℃及55℃條件下的1.06及24倍,其主要歸因于較低的微生物活性及高溫發(fā)酵中NH_4~+-N的抑制作用。隨著糞污與活性污泥的揮發(fā)性固體(VS)比逐漸提高,甲烷累積產(chǎn)量逐漸增加。產(chǎn)酸菌及甲烷菌對有機含氮物質(zhì)的降解利用,導致沼液中的NH_4~+-N濃度顯著增加。沼液中NH_4~+-N濃度隨著VS比增加而提高。糞污中含磷有機物的降解、磷酸鹽沉淀及吸附沉淀,導致沼液中TP及水溶性磷(WSP)含量顯著降低。隨著VS比的增加,沼液中TP及WSP的下降率逐漸升高。由于微生物對有機結合態(tài)及硫化態(tài)重金屬的釋放導致沼液中的Cu(Ⅱ)及Zn(Ⅱ)濃度顯著提高。2.噴灑技術去除廢水中NH_4~+-N的效率隨著循環(huán)水溫度、曝氣頻率和曝氣速率等參數(shù)值的增加而顯著提高,其主要是由于比表面積、廢水與熱水管的剪切力及溫差的提高。噴灑法脫氨影響條件的主次順序為:噴灑頻率噴灑速率溫度pH值。綜合處理成本和排放標準,噴灑技術最適工藝條件為:堿性條件、0.24 m~3/h連續(xù)噴灑、45℃循環(huán)熱水。在最佳條件下處理8 h后,廢水中NH_4~+-N去除率為88.35%,達到國家排放標準(80 mg/L)。該技術對NH_4~+-N的回收率高達85%以上。通過經(jīng)濟分析,采用該技術降低廢水中NH_4~+-N濃度達到國家排放標準時需要的成本約為$8.82/m~3。3.采用氣提耦合鳥糞磷灰石沉淀法處理廢水。由于鳥糞磷灰石的沉淀、吸附和混凝/絮凝的協(xié)同作用,隨著MgO添加量逐漸增加,廢水中NH_4~+-N、TP、Cu(Ⅱ)及Zn(Ⅱ)的去除率顯著提高。綜合考慮成本和國家排放標準,該組合技術中MgO最適添加量為0.75 g/L。通過磷酸的吸收及磷酸銨鎂(MAP)的沉淀協(xié)同作用,廢水中的NH_4~+-N及TP回收率分別達到88.03%和96.07%。該耦合技術在最適條件下處理廢水的能耗成本僅需要$4.94/kg NH_4~+-N_(removed),其成本低于其它技術處理的成本。4.以膨潤土、鋁酸鹽為原料,制備一種高效、低成本、環(huán)保型的膨潤土沸石吸附劑。吸附劑制備過程中稻殼受熱氣化能有效地提高所得吸附劑的比表面積和孔隙度。以Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)為模型金屬,通過單批實驗可知,膨潤土沸石吸附的最佳pH值為pH 5.0。一級動力學模型及Langmuir等溫模型為膨潤土沸石對Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附的最佳動力學模型。膨潤土沸石對Cu(Ⅱ)及Zn(Ⅱ)的最大吸附容量分別為16.39 mg/g及12.72 mg/g。由二元體系吸附實驗可知,膨潤土沸石對Cu(Ⅱ)的吸附親和力高于Zn(Ⅱ)。廢水中的氨氮濃度超過500 mg/L對膨潤土沸石的吸附能力產(chǎn)生顯著的影響(P0.05)。膨潤土沸石對Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附能力明顯高于人工沸石及膨潤土,可用于去除廢水中的Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。5.養(yǎng)豬廢水經(jīng)過吸附-氣提處理后,廢水中的NH_4~+-N、TP及Zn(Ⅱ)去除率分別為43.48%、90.54%及96.78%,基本達到小球藻生長的要求。酸化處理可將大分子有物質(zhì)降解為易吸收的小分子物質(zhì)而促進了小球藻的生長。通過沸石吸附耦合氣提及小球藻消化吸收對養(yǎng)豬廢水的綜合處理,廢水中NH_4~+-N、TP、化學耗氧量(COD)及有機碳(TOC)的去除率分別達到80.50、96.90、72.91及84.17%。廢水pH 6.0時,小球藻溶液中的OD_(680)達到1.129,為對照組的1.48倍。6.在廢水水肥一體化體系中,空心菜對NH_4~+-N、TP、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的耐受濃度分別為300、150、0.5及2.0 mg/L。經(jīng)過厭氧發(fā)酵、氣提及沉降處理后的廢水(未稀釋)培養(yǎng)的空心菜生長狀況及產(chǎn)量顯著高于其它稀釋度培養(yǎng)的空心菜。水培空心菜20 d后所獲得的產(chǎn)量(葉莖)比對照組(標液)增加了38.93%,其葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素及多糖等營養(yǎng)物質(zhì)均高于對照組,且空心菜葉莖中Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、As(Ⅴ)及Cd(Ⅱ)的含量低于國家農(nóng)產(chǎn)品安全標準。此外,水培空心菜20 d后,廢水中NH_4~+-N、TP、Cu(Ⅱ)及Zn(Ⅱ)的去除率分別為87.91、92.38、64.29及49.53%,均達到國家排放標準。
【圖文】：

傳統(tǒng)的分散式養(yǎng)殖逐漸向集約化養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變（圖 1-1）。至 頭以上的養(yǎng)殖場比重已達到 45%，比 2005 年提高了 32%部印發(fā)《全國生豬生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃（2016-2021 年）》，該規(guī)要穩(wěn)步提高養(yǎng)殖規(guī)�；戎兀沟靡�(guī)�；B(yǎng)殖成為養(yǎng)殖豬場養(yǎng)殖目標出欄 500 頭以上計劃比重達到 52%以上。廣大人民對大量豬肉的需求，，也提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，增加了約化養(yǎng)殖已逐漸成為我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱

賈灤笄莘纖峴?Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等重金屬含量嚴重超標（圖1-2），對生態(tài)環(huán)境構成嚴重的威脅。徐俊等[9]抽樣檢測了江蘇省畜禽養(yǎng)殖場廢水中的重金屬含量，結果顯示廢水中 Cu(Ⅱ)和 Zn(Ⅱ)濃度最高分別達到 9.81 mg/L及 8.52 mg/L。章杰等[10]分析了傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下豬場排出的污水，結果顯示廢水中 NH4+-N、TP、COD 及 BOD5濃度分別達到 151.56、485.8、1791 及 316 mg/L，而重金屬以 Cu(Ⅱ)和 Zn(Ⅱ)為主，其含量分別為 5.78 mg/L 及 9. 25 mg/L，遠高于國家畜禽廢水的排放標準。Cu(Ⅱ)濃度達到 0.01 mg/L 可導致貝殼類水生物死亡，當達到 0.1～0.2 mg/L 可使魚類致死
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X713;X56

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 白紅杰;范磊;高彬文;趙博;;3種豬場廢水收集方式在新型UBF綜合系統(tǒng)中的應用效果[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2015年36期

2 寧建鳳;陳家歡;李盟軍;王榮輝;姚建武;王思源;艾紹英;;規(guī)模化豬場新建厭氧發(fā)酵系統(tǒng)對廢水氮、磷養(yǎng)分的處理效應[J];廣東農(nóng)業(yè)科學;2015年23期

3 徐磊;;A-A/O工藝法處理高濃度氨氮廢水的工程實踐[J];綠色科技;2014年02期

4 劉國躍;王昶昊;施云海;陳浩;;化學沉淀法處理高濃度氨氮廢水的實驗研究[J];石油化工技術與經(jīng)濟;2013年06期

5 付廣青;葉小梅;靳紅梅;常志州;陳廣銀;杜靜;;厭氧發(fā)酵對豬與奶牛兩種糞污固液相中磷含量的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報;2013年01期

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9 徐志高;黃倩;張建東;吳延科;張力;王力軍;;化學沉淀法處理高濃度氨氮廢水的工藝研究[J];工業(yè)水處理;2010年06期

10 徐俊;郝國輝;景茜;翟云忠;;畜禽養(yǎng)殖場廢水中銅鐵鉻鎘元素測定的研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展;2009年04期

本文編號：2653870