銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案

　　沼液具有高有機物、高氨氮、高懸浮物等特性。沼液農(nóng)用雖是一個很好的途徑，但許多養(yǎng)殖場并沒有足夠的農(nóng)田消納才能。常規(guī)生化處置形式，因沼液懸浮物(SS)含量過高和C/N值過低，不只處置能耗高，而且實踐運轉(zhuǎn)也很難達標(biāo)，若后續(xù)實施深度處置(如高級氧化+混凝，或膜處置)則運轉(zhuǎn)本錢愈加昂揚。

　　生物瀝浸技術(shù)是一種以化能自養(yǎng)型硫桿菌為主復(fù)配耐酸性異養(yǎng)菌組成的微生物菌群，對介質(zhì)實施調(diào)理，然后應(yīng)用隔閡廂式壓濾機來完成介質(zhì)深度脫水的新技術(shù)，已普遍應(yīng)用于城市污泥、化工污泥、制革污泥的處置。壓濾后明澈的液體有利于后續(xù)采用常規(guī)水處置辦法快捷處置達標(biāo)或直接農(nóng)田應(yīng)用。但是，糞污經(jīng)厭氧消化后產(chǎn)生的沼液常常難于生化處置，能否也難于生物瀝浸處置?厭氧消化時間的長短能否有明顯影響?有關(guān)報道較少。因而，本文研討了厭氧消化時間對豬場糞污廢水性質(zhì)以及對后續(xù)生物瀝浸處置的影響，重點調(diào)查了pH值和脫水性能的變化，旨在為處置沼液提供一條新思緒。

　　1、資料與辦法

　　1.1 供試資料

　　供試糞污廢水：取自江蘇省常州市金壇某養(yǎng)豬場。該養(yǎng)豬場范圍：年出欄15000頭。清污方式：干清糞，日產(chǎn)糞污50t。樣品取回立刻測定理化性質(zhì)，然后放置于4℃冰箱內(nèi)保管，待用。其根本性質(zhì)如下：pH6.5，含固率1.60%，SS含量為1.35%，揮發(fā)性懸浮物固體(VSS)含量為70.56%，化學(xué)需氧量(CODcr)為26800mg·L-1，氨氮含量為1746.1mg·L-1，總磷含量為354.5mg·L-1，糞污過濾比阻(SRF)為1.03×1013m·kg-1，脫水性能差。

　　1.2 豬場糞污廢水厭氧消化實驗

　　采用連續(xù)攪拌完整混合式(continuous stirred and tank reactor，CSTR)厭氧反響器作為反響安裝。其根本結(jié)構(gòu)：圓柱狀雙層有機玻璃容器，有效容積36L，外層通入恒溫水，水流方向下進上出，中心配有機械攪拌安裝，側(cè)面設(shè)有2個取樣口。

　　反響器內(nèi)首先參加34L糞污廢水，通氮氣30min以保證厭氧，然后添加2L接種泥(取自該豬場厭氧發(fā)酵罐內(nèi)的新穎沼液，其性質(zhì)如下：pH7.86，含固率0.5%，SS含量為0.33%，CODcr為3130mg·L-1，氨氮含量為956.9mg·L-1，總磷含量為149.6mg·L-1)，充沛混勻后開端厭氧消化。厭氧溫度35℃，每天攪拌4次，攪拌時間30min，轉(zhuǎn)速60r·min-1，運轉(zhuǎn)時間60d，記載產(chǎn)氣量并測定甲烷含量。分別于0、1、3、7、10、15、25、30、35、40、45和60d采集沼液，立刻測定pH值后取回放置于4℃冰箱內(nèi)，3h內(nèi)完成總堿度、對酸緩沖性能、CODcr、氨氮含量和總磷含量的測定，剩余樣品用于生物瀝浸實驗。

　　1.3 不同厭氧消化時間沼液的生物瀝浸實驗

　　依次取0、7、15、30、45和60d的厭氧沼液，實施生物瀝浸實驗。在500mL三角瓶內(nèi)首先參加255mL沼液，緩緩參加45mL生物瀝浸微生物菌種(以嗜酸性硫桿菌為主并復(fù)配耐酸性異養(yǎng)菌)，按總體積的0.8%添加微生物復(fù)合營養(yǎng)劑(主要含N、P、K、Fe、S等營養(yǎng)物，詳見《一種用于城市污泥生物瀝浸處置的專用藥劑及其生產(chǎn)工藝：ZL201010221264》)，每個處置設(shè)3個平行，充沛混勻后置于28℃往復(fù)式搖床(180r·min-1)中振蕩培育。每12h應(yīng)用稱重法補足蒸發(fā)水分，分別于0、4、8、12、24、48和72h測定pH值和比阻(SRF)。

　　1.4 測定辦法

　　pH值、含固率、CODcr、氨氮含量、總磷含量和總堿度的測定參照文獻。采用pHS-3C精細(xì)pH計(上海雷磁廠)測定pH值。采用烘干法測定含固率。采用快速消解分光光度法測定CODcr。采用納氏試劑分光光度法測定氨氮含量。采用鉬銻抗分光光度法測定總磷含量。采用電位滴定法測定總堿度。應(yīng)用排水集氣法記載產(chǎn)氣量。采用GC9890A/T氣相色譜儀剖析甲烷含量，進樣器為平面流通閥，TCD檢測器，柱箱溫度100℃，檢測器溫度120℃，載氣為高純氫氣，流速為50mL·min-1，定量管1mL，規(guī)范氣體為氮氣(含42.4%CH4和28.4%CO2)，剖析辦法為外標(biāo)法。采用布氏漏斗-真空抽濾法測定SRF。

　　對酸緩沖性能的測定參照侯慶杰等的辦法。分別向裝有50mL沼液的150mL三角瓶中參加4.6mol·L-1稀硫酸0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0mL，置于恒溫?fù)u床上振蕩2h，測定pH值，繪制對酸緩沖曲線。

　　胞外聚合物(EPS)含量的測定參照霍敏波等的辦法。取50mL樣品，在4℃、14000g離心20min，取出上清液后置于透析袋(截留蛋白相對分子質(zhì)量為3.5×103)透析3d，共換5次水，然后過0.45μm微孔濾膜，用TOC-L剖析儀(Shimadzu)測定其EPS含量。

　　2、結(jié)果與剖析

　　2.1 豬場糞污廢水厭氧消化期間的根本性質(zhì)

　　2.1.1 pH值、總堿度、產(chǎn)氣量和甲烷含量

　　從圖1-A可知：厭氧消化7d內(nèi)，pH值根本維持在6.5左右，7～15d內(nèi)pH值明顯升高，至7.6左右，15d后pH值維持在7.4～7.6?？倝A度與pH值呈相同的變化規(guī)律，厭氧消化7d內(nèi)，總堿度堅持在5500mg·L-1左右，7～25d總堿度呈直線升高，升至8104.7mg·L-1，25～60d內(nèi)總堿度呈先降落后升高的趨向，35d時總堿度最低，降至7678.1mg·L-1，60d時總堿度升至8915.2mg·L-1，厭氧消化60d后總堿度較厭氧消化前增加54.6%。pH值的升高和總堿度的增加均標(biāo)明厭氧消化是耗費H+產(chǎn)生堿的過程，與王田田的研討結(jié)果分歧。

　　厭氧消化7d內(nèi)，體系pH值、總堿度堅持在相對較低的程度，這是由于體系還處于厭氧消化過程中的第1階段即水解酸化階段。7d后，pH值和總堿度大幅升高，主要是由于大量有機酸被合成轉(zhuǎn)化成CH4和CO2，同時含氮有機物轉(zhuǎn)化成NH4+等物質(zhì)耗費H+所致。從沼氣產(chǎn)生規(guī)律中也得到了印證，研討發(fā)現(xiàn)厭氧消化初期產(chǎn)氣程度低，7d后產(chǎn)氣量、甲烷含量開端穩(wěn)定增加，體系中產(chǎn)甲烷階段占主導(dǎo)(圖1-B)。

　　2.1.2 CODcr、氨氮和總磷含量

　　從圖2-A中能夠看出：厭氧消化3d內(nèi)，CODcr穩(wěn)定在26800mg·L-1左右。3d之后CODcr開端降低，且CODcr與厭氧時間(t)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系：CODcr=-353.89t+27478，R2=0.963。60d時CODcr降至8310mg·L-1左右，去除率達68.9%。累計產(chǎn)氣量與CODcr濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，累計產(chǎn)氣量=-0.014CODcr+376.08，R2=0.929。

　　厭氧消化前3d內(nèi)氨氮含量從1746.1mg·L-1遲緩增加至1862.0mg·L-1，可能是由于蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等有機物的局部水解，使得氨氮含量升高。3～7d時氨氮含量有所降落，降至1641.3mg·L-1，可能由于厭氧菌將氨氮作為合成本身細(xì)胞的氮源，造成氨氮含量降低。7～30d內(nèi)，氨氮含量呈直線升高趨向，30d時最高可至1964.1mg·L-1，可能由于含氮有機物的持續(xù)水解以及厭氧菌的生出息入穩(wěn)定期，對氨氮的需求量減少所致。45d后，氨氮含量根本維持在1854.3～1881.9mg·L-1(圖2-A)。厭氧消化不但不能消減氨氮，以至略有提升，這與Xu等的研討結(jié)果分歧。最終造成沼液的C/N值降低，從15.3降至4.4左右(圖2-B)。

　　前15d內(nèi)，總磷含量從354.5mg·L-1降至226.2mg·L-1，15～45d內(nèi)根本穩(wěn)定在213.6～231.2mg·L-1，60d時升至251.4mg·L-1，但最終總磷去除率達28.6%(圖2-B)。厭氧消化除磷可能是由于厭氧沼液中的磷酸鹽以有機物作為電子供體先被復(fù)原成次磷酸鹽，再被復(fù)原成磷化氫后隨沼氣排出。

　　2.2 不同厭氧消化時間沼液的生物瀝浸效果

　　從圖3-A可知：厭氧消化0、7和15d時的沼液經(jīng)生物瀝浸處置4h，pH值從7.5左右快速降至5，然后遲緩降落，72hpH值降至4.5左右。而厭氧消化30、45和60d的沼液經(jīng)處置4hpH值只降低1.0～1.5，然后再逐步升高，72h時pH值升至8.0左右。這標(biāo)明沼液厭氧消化時間的延長影響其生物瀝浸的效果。

　　厭氧消化0、7和15d的沼液經(jīng)生物瀝浸處置4h比阻從1×1013m·kg-1降至1×1012m·kg-1以下，生物瀝浸4h后比阻遲緩降低并穩(wěn)定在5×1011m·kg-1左右，脫水性能提升95.1%以上。而厭氧消化較長時間，如30、45和60d沼液經(jīng)生物瀝浸處置后比阻先降低后逐步增加，大于0、7和15d處置的比阻，72h可達(1012～1013)m·kg-1(圖3-B)。Liu等研討發(fā)現(xiàn)生物瀝浸的pH值與比阻存在關(guān)聯(lián)性，經(jīng)過改動污泥pH值從而改動外表Zeta電位，進而影響脫水性能。沼液厭氧消化不同時間后其生物瀝浸處置前、后的比阻值見表1。無論厭氧消化時間的長短，沼液的比阻均在1×1013m·kg-1以上，屬于難脫水。厭氧消化0、7和15d沼液經(jīng)生物瀝浸處置后最低的比阻低于5×1011m·kg-1，屬于易脫水。厭氧消化30、45和60d沼液處置后的最低比阻逐步升高，其中厭氧消化60d處置后最低比阻升至2.5×1012m·kg-1，屬于中等至難脫水。因而，豬場糞污廢水厭氧消化15d內(nèi)其生物瀝浸處置效果較好，但厭氧消化時間大于15d，其處置效果變差。

　　2.3 不同厭氧消化時間沼液生物瀝浸效果的機制剖析

　　2.3.1 對酸緩沖性能的影響

　　厭氧消化較長時間沼液的生物瀝浸效果差，可能是由于厭氧消化過長使沼液堿度升高，對酸緩沖性能加強，微生物難以生長所致。當(dāng)向50mL厭氧沼液中參加4.6mol·L-1稀硫酸的體積小于等于0.5mL時，pH值根本維持不變，當(dāng)繼續(xù)加微量體積稀硫酸時，pH值忽然顯著降落，闡明此時已毀壞沼液的緩沖性。厭氧0、7和15d沼液消弭緩沖性能需求稀硫酸的體積分別為0.5、0.5和0.6mL。厭氧消化時間延長至30、45和60d時，消弭緩沖性所需稀硫酸的體積增至0.7～0.8mL，緩沖性能增加40%～60%(圖4)。侯慶杰等在生物瀝浸處置洗毛廢水時，也發(fā)現(xiàn)堿度對其處置影響較大，洗毛廢水經(jīng)化學(xué)預(yù)酸化后能夠提升其生物瀝浸的效果，縮短生物瀝浸周期。

　　2.3.2 胞外聚合物(EPS)的影響

　　豬場糞污廢水經(jīng)過厭氧消化后厭氧菌大量繁衍，同時也產(chǎn)生EPS，進而影響脫水性能。不同厭氧消化時間沼液的總EPS含量如圖5所示。前7d內(nèi)，微生物量少，糞污廢水主要以可溶性有機物為主，所以該局部EPS不是真正的EPS。7d后，微生物量開端增加，15～45d其EPS含量逐步增加，從36.4mg·g-1升至45.8mg·g-1，60d時降至38.9mg·g-1。原沼液的比阻(SRF)(表1)與其EPS含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系：SRF=8.53EPS-123.04，R2=0.791。因而，厭氧消化使沼液EPS含量增加，進而使脫水性能惡化，可能是造成其生物瀝浸效果變差的緣由。

　　3、結(jié)論

　　豬場糞污工業(yè)廢水處理時，經(jīng)厭氧消化后pH值和總堿度增加，對有機物和總磷的去除明顯，但對氨氮含量無明顯影響，造成最終的C/N值降低。應(yīng)用生物瀝浸法處置不同厭氧消化時間的沼液，發(fā)現(xiàn)沼液厭氧消化0～15d內(nèi)，其生物瀝浸效果較好。但厭氧消化時間大于15d，其生物瀝浸效果變差，可能由于沼液厭氧消化時間過長，堿度升高，對酸緩沖性能加強，同時親水性較強的EPS含量增加所致。因而，為便于生物瀝浸處置，豬場糞污廢水可不經(jīng)厭氧消化或者厭氧消化時間不宜超越2周。