【摘要】： 畜牧業(yè)已成為中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中最活躍增長點(diǎn)和主要支柱產(chǎn)業(yè),畜牧排放的大量廢物對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染,畜牧養(yǎng)殖廢水中污染物進(jìn)一步加劇了我國水資源短缺的矛盾,嚴(yán)重制約著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。畜禽養(yǎng)殖廢水處理中碳?xì)浠衔锶コ夹g(shù)已相對成熟,而對氮、磷處理仍缺乏理想方法�；谛掳l(fā)現(xiàn)的廢水脫氮機(jī)理,尋求一條工藝可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、成本相對低的畜禽廢水脫氮處理工藝,不但對創(chuàng)新廢水處理方法有重要理論意義,而且對解決我國水體污染有著重要的應(yīng)用價(jià)值。本文基于氨氧化機(jī)理,探索用厭氧—亞硝化—厭氧氨氧化組合工藝處理養(yǎng)殖廢水。通過構(gòu)建一套養(yǎng)殖廢水處理試驗(yàn)裝置,利用模擬廢水培養(yǎng)出厭氧氨氧化污泥,利用實(shí)際養(yǎng)殖廢水進(jìn)行馴化運(yùn)行;著重對處理過程中亞硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)兩個處理單元各影響因素、處理效能進(jìn)行了研究,并對亞硝化和厭氧氨氧化處理單元的微生物種群和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了較深入探索。得出如下研究成果: 1、通過分析畜禽養(yǎng)殖廢水處理的現(xiàn)狀和發(fā)展要求,總結(jié)出了四套畜禽養(yǎng)殖廢水處理工藝流程,并確定水解酸化—UASB厭氧反應(yīng)—SBR亞硝代反應(yīng)—UASB厭氧氨氧化反實(shí)驗(yàn)工藝流程。 2、選擇適合反應(yīng)器和反應(yīng)條件,在較短的時間內(nèi)可以培養(yǎng)出厭氧氨氧化微生物為主體的污泥,啟動成功的厭氧氨氧化反應(yīng)器表現(xiàn)出較高的NO_2~--N和NH_4~+-N去除率。試驗(yàn)條件下用人工模擬養(yǎng)殖廢水,以養(yǎng)殖場廢水處理厭氧污泥為種泥通過150天培養(yǎng)出成熟的厭氧氨氧化污泥;培養(yǎng)成熟的污泥在HRT為24h時處理NO_2~--N和N_4~+-N濃度均為490mg/L的人工模擬養(yǎng)殖廢水、去除率均達(dá)到85%以上。 3、較低濃度有機(jī)物和溶解氧對厭氧氨氧化反應(yīng)器影響不大,但有機(jī)物和溶解氧的存在導(dǎo)致反應(yīng)器中反應(yīng)類型增加,好氧氨氧化菌主要消除溶解氧的危害、反硝化反應(yīng)主要消除有機(jī)物的危害,正是由于幾個反應(yīng)在同一反應(yīng)器中同時存在要求進(jìn)水NO_2~--N/NH_4~+-N比值隨進(jìn)水中溶解氧和有機(jī)物濃度的變化而改變。試驗(yàn)條件下模擬廢水中有機(jī)物濃度為180mg/L、溶解氧濃度0.5mg/L、TN濃度為980mg/L時要維持厭氧氨氧化最高TN去除率應(yīng)保持進(jìn)水NO_2~-N/NH_4~+-N的比值為1.45左右為宜。 4、影響亞硝化反應(yīng)進(jìn)行的主要因素是溶解氧、pH值、溫度,溶解氧濃度是控制亞硝化進(jìn)行程度的決定性因素。實(shí)驗(yàn)表明:曝氣量在0.036-0.04m~3/h(通過多次測定此時溶解氧濃度為0.3mg/L左右)、pH值為8、溫度為34-36℃之間反應(yīng)器處于較理想的亞硝化狀念。在此狀態(tài)下,進(jìn)水NH_4~+-N和NO_2~--N濃度均為490mg/L、HRT為24小時出水NH_4~+-N濃度為35.7mg/L,除率為92.6%;出水NO_2~--N濃度為18.7mg/L,去除率為96.2%。 5、保持適合的亞硝化反應(yīng)條件,通過控制反應(yīng)時間可以對亞硝化反應(yīng)發(fā)生程度進(jìn)行控制,使亞硝化反應(yīng)出水達(dá)到厭氧氨氧化微生物要求的NO_2~--N/NH_4~+-N比值。試驗(yàn)中亞硝化反應(yīng)器進(jìn)水有機(jī)物濃度180mg/L、溶解氧濃度為0.03mg/L亞硝化反應(yīng)時間控制在34h,出水中NO_2~--N/NH_4~+-N比值為1.45滿足厭氧氨氧化反應(yīng)的要求。 6、厭氧氨氧化反應(yīng)器對養(yǎng)殖廢水TN去除效果較好,處理過程中對NO_2~--N的去除效果明顯優(yōu)于對NH_4~+-N的去除效果。人工模擬養(yǎng)殖廢水培養(yǎng)成熟的厭氧氨氧化污泥經(jīng)過61天的馴化培養(yǎng)可對實(shí)際養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理,并達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行后NH_4~+-N去除率為45.5%、NO_2~--N去除率為95.1%、TN去除率為62.6%。 7、厭氧氨氧化反應(yīng)微生物對環(huán)境條件的適應(yīng)能力較差,進(jìn)水中有害物質(zhì)嚴(yán)重影響其生長和活性。厭氧氨氧化反應(yīng)器處理實(shí)際養(yǎng)殖廢水時TN、NH_4~+-N去除率均出現(xiàn)較大幅度下降,與人工模擬廢水相比NH_4~+-N去除率下降47%左右,NO_2~--N去除率下降不明顯,TN去除率下降31.8%。 8、采用亞硝化—厭氧氨氧化組合工藝進(jìn)行養(yǎng)殖廢水脫氮處理時兩個工藝過程水力停留時間對TN去除效率有較大影響,亞硝化反應(yīng)水力停留時間決定厭氧氨氧化能否完全進(jìn)行。組合工藝亞硝化最佳水力停留時間為34小時,厭氧氨氧化反應(yīng)器最佳水力停留時間為19-20小時。 9、存在一定溶解氧和有機(jī)物的養(yǎng)殖廢水進(jìn)行脫氮處理時反應(yīng)器的選擇必須滿足進(jìn)水在反應(yīng)器中處于較完整的推流狀態(tài),這樣可在反應(yīng)器中形成滿足不同微生物生長條件的反應(yīng)區(qū),在反應(yīng)器中加裝填料有利于生長緩慢微生物的富集,形成以某類反應(yīng)為主的主反應(yīng)區(qū)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在加填料的UASB反應(yīng)器底部進(jìn)水區(qū)好氧氨氧化微生物菌群富集主要發(fā)生好氧氨氧化反應(yīng),進(jìn)水區(qū)上部一定范圍內(nèi)反硝化微生物菌群富集主要進(jìn)行反硝化反應(yīng),上部處于完全缺氧和無機(jī)狀態(tài)厭氧氨氧化微生物菌群富集主要進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)。 10、養(yǎng)殖廢水脫氮處理中微生物種類繁多,且不同的反應(yīng)區(qū)起主要作用的微生物菌群存在較大差別。通過對亞硝化反應(yīng)器、厭氧氨氧化反應(yīng)器各不同部位污泥進(jìn)行電鏡掃描發(fā)現(xiàn)亞硝化反應(yīng)微生物菌群以絲狀菌為主、球菌和短桿菌也有一定量的存在;好氧氨氧化反應(yīng)微生物菌群以絲狀菌為主,厭氧氨氧化反應(yīng)微生物菌群以球菌和短桿菌為主。
【圖文】：

且:物相分析，從圖可清楚地看出除有大量的絲狀菌外，球狀菌也形成了聚集，同時還發(fā)現(xiàn)了一定量的桿菌。圖6一2亞硝化細(xì)菌電鏡分析圖 f196一 2Thexn:、 pofeloetronmicroseopyanalysisofnitrosatlonbacterlaLogemann等人采用現(xiàn)代分一r生物學(xué)技術(shù)刊亞硝化反應(yīng)器中的微生物進(jìn)行研究，喪明起t要作川的細(xì)菌是Nitromonase1ll’opaea，是一種普遍存在的氨氧化國。6.2.2好氧氨氧化反應(yīng)污泥顯微觀察進(jìn)入反應(yīng)器污泥為厭氧反應(yīng)器污泥，顏色為黑色，隨著培養(yǎng)進(jìn)行，污泥顏色出現(xiàn)變化，，反應(yīng)器底部進(jìn)水口處污泥顏色隨著培養(yǎng)的進(jìn)行變灰黃色，隨著反應(yīng)器尚度的增力l:l污泥顏色逐漸轉(zhuǎn)化為黃色，填料空隙處出現(xiàn)較多懸浮污泥井少部分形纂纂纂纂纂纂纂纂纂纂纂 纂纂纂鬃鬃 {{{霎襄瓣醚醚巍巍馨 馨 馨 馨 馨 馨馨馨馨馨馨歡歡幸等瑞瀚級續(xù)粼熟熟 熟熟熟熟熟熟熟 鬢鬢黯黯 黯 暴暴 暴 !!!!!圖6一3好氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水區(qū)污泥圖 F196一 3Tlle1llapofsltldgeofAerobiea:nlnolliaoxldationreactorl，lptltwaterarea

暴暴 暴 !!!!!圖6一3好氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水區(qū)污泥圖 F196一 3Tlle1llapofsltldgeofAerobiea:nlnolliaoxldationreactorl，lptltwaterarea
【學(xué)位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X713

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本文編號：2705589