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随着我国畜禽养殖业快速发展,畜禽废水排放量逐渐增大,沼气工程也随之快速发展。厌氧发酵技术对于处理高浓度有机废水的优势日趋明显,然而,现有的单相厌氧工艺在处理高浓度有机废水时,容易出现“酸化”现象,导致反应器运行异常,从而降低反应器处理效能。零价铁作为多种关键酶活性的辅助因子,协助厌氧消化,生物活性炭作为厌氧反应器中填充物可有效维持厌氧环境,促进水解酸化,提高反应器对污染物的处理能力,但零价铁和生物活性炭同时投加对厌氧反应器的影响报道及研究较少。因此,本研究开展了零价铁活性炭同时添加强化中温两相厌氧处理养猪废水的影响研究。
本研究考察中温两相厌氧反应器为主体工艺,对反应器处理效能和运行稳定性进行研究。探究不同Fe/C配比强化处理效果,在最优Fe/C配比条件下中温两相厌氧消化情况,并初步建立两相厌氧消化反应动力学模型。通过考察出水各项指标,表征反应器运行状况,为集约化养殖废水的处理提供良好的技术支持。
(1)中温两相厌氧反应器通过60天的污泥驯化培养后,通过控制容积负荷考察反应器处理效能,结果表明产酸反应器在容积负荷16kgCOD/(m3·d)时,COD平均去除率为44%;产甲烷反应器COD平均去除率为83%。COD总去除率达93%,TN总去除率达50%左右,NH4+-N总去除率22%,出水浓度未超过25.4mg/L未出现厌氧氨抑制,同时挥发性脂肪酸(VFAs)值保持较低的水平,VFAs<400mg/L,未出现“酸化”现象,但TP去除效果较差。
(2)不同进水pH对反应器有较大影响,产酸反应器进水pH在5-6.5,产甲烷反应器进水pH在7-7.5时,反应器对COD、TN处理效果较好,COD总去除率>80%,TN总去除率>31%。
(3)投加不同Fe/C配比处理猪场废水COD去除效果顺序:1∶1>1∶2>2∶1,在最佳配比1∶1的条件下,COD去除率提高了13.5%,TN去除率提高了14.5%。但不同配比对出水NH4+-N、TP、pH影响不显著。对反应前后最佳Fe/C配比的生物活性炭做扫描电镜表征,活性炭孔洞变窄,表面吸附了大量的菌胶团和晶粒。
(4)对之前确定的Fe/C为1∶1配比条件下中温两相厌氧消化的情况,产酸反应器HRT为24h,产甲烷反应器HRT为48h,COD总去除率达94%。两相反应器TFe浓度分别为3.04mg/L、2.45mg/L,对SS去除率达83%。论文最后对铁炭中温两相厌氧法处理养猪废水的动力学反应级数进行了初步研究,结果表明产酸反应器投加铁炭后基本符合三级反应动力学规律;产甲烷反应器投加铁炭后基本符合零级反应动力学规律。
零价铁作为电子供体的处理养殖废水效果较好,并具有可行性,零价铁和生物活性炭经济适用性高,且使用方便,同时对于能量回收和节省废铁提供路径。本研究的结果也为集约化畜禽养殖废水中温两相厌氧处理提供了应用理论依据。
本研究考察中温两相厌氧反应器为主体工艺,对反应器处理效能和运行稳定性进行研究。探究不同Fe/C配比强化处理效果,在最优Fe/C配比条件下中温两相厌氧消化情况,并初步建立两相厌氧消化反应动力学模型。通过考察出水各项指标,表征反应器运行状况,为集约化养殖废水的处理提供良好的技术支持。
(1)中温两相厌氧反应器通过60天的污泥驯化培养后,通过控制容积负荷考察反应器处理效能,结果表明产酸反应器在容积负荷16kgCOD/(m3·d)时,COD平均去除率为44%;产甲烷反应器COD平均去除率为83%。COD总去除率达93%,TN总去除率达50%左右,NH4+-N总去除率22%,出水浓度未超过25.4mg/L未出现厌氧氨抑制,同时挥发性脂肪酸(VFAs)值保持较低的水平,VFAs<400mg/L,未出现“酸化”现象,但TP去除效果较差。
(2)不同进水pH对反应器有较大影响,产酸反应器进水pH在5-6.5,产甲烷反应器进水pH在7-7.5时,反应器对COD、TN处理效果较好,COD总去除率>80%,TN总去除率>31%。
(3)投加不同Fe/C配比处理猪场废水COD去除效果顺序:1∶1>1∶2>2∶1,在最佳配比1∶1的条件下,COD去除率提高了13.5%,TN去除率提高了14.5%。但不同配比对出水NH4+-N、TP、pH影响不显著。对反应前后最佳Fe/C配比的生物活性炭做扫描电镜表征,活性炭孔洞变窄,表面吸附了大量的菌胶团和晶粒。
(4)对之前确定的Fe/C为1∶1配比条件下中温两相厌氧消化的情况,产酸反应器HRT为24h,产甲烷反应器HRT为48h,COD总去除率达94%。两相反应器TFe浓度分别为3.04mg/L、2.45mg/L,对SS去除率达83%。论文最后对铁炭中温两相厌氧法处理养猪废水的动力学反应级数进行了初步研究,结果表明产酸反应器投加铁炭后基本符合三级反应动力学规律;产甲烷反应器投加铁炭后基本符合零级反应动力学规律。
零价铁作为电子供体的处理养殖废水效果较好,并具有可行性,零价铁和生物活性炭经济适用性高,且使用方便,同时对于能量回收和节省废铁提供路径。本研究的结果也为集约化畜禽养殖废水中温两相厌氧处理提供了应用理论依据。