厌氧―MAP结晶固氮―好氧SBR工艺处理猪场废水的性能研究

【关键词】猪场废水；MAP结晶；厌氧-固氮-好氧工艺

近年来，随着规模化畜禽养殖场的迅速发展，猪场废水已成为部分地区的主要污染源.目前，厌氧-好氧组合工艺是我国大部分地区首选的猪场废水处理方法.但是，大量的研究和实践表明，猪场废水经过厌氧前处理后，再进行好氧处理，效果都比较差，特别是氨氮的去除效果差.主要原因是：猪场废水及其厌氧消化液C/N比失调，可生化性差，消化液缺乏反硝化电子供体以及整个处理系统碱度失衡。针对这一问题，国内外采取的措施主要是：加碱或加碳源（葡萄糖，甲醇，乙酸），加未经厌氧消化的猪粪或猪粪水。加碱或加碳源虽然取得了较好的处理效果，但是会增加装置投资和运行费用，而添加猪粪或猪粪水则不能获得良好的处理出水。

本文围绕“传统厌氧-好氧工艺处理猪场废水过程中，猪场废水厌氧消化液可生化性能差和好氧后处理效果差”，考察猪场废水厌氧消化过程中易降解有机物的变化趋势，建立猪场废水“厌氧-MAP结晶固氮-好氧”处理新工艺，即采用生化处理的同时，设置固氮脱氮装置，采用磷酸铵镁（MAP）结晶法降低消化液中氨氮的含量，改善消化液的C/N和可生化性能，从而达到较好的生化处理效果，并研究新工艺的适应性及调控因素。

1 材料与方法

1.1 猪场废水

试验所用废水取自浏阳市某规模化养猪场，废水经集粪调节池和固液分离后，COD和氨氮浓度分别为：3000～3500 mg/L，800～1000 mg/L。

根据猪场废水的水质特点，结合国内大多规模化养猪场现有的废水处理工艺，本研究拟采用的猪场废水处理工艺流程为：厌氧-MAP结晶固氮-好氧SBR处理工艺。

1.3 试验设备

图 1 猪场废水处理工艺流程图

1.4 分析方法

氨氮：纳氏试剂分光光度法；COD：重铬酸钾消解法；pH：pHS-2C型精密酸度计（上海雷磁仪器厂）测定.均采用国家标准分析方法。

2 结果与讨论

2.1 猪场废水的厌氧消化处理

2.1.1 厌氧消化过程中COD的去除效果

图 2 厌氧消化过程中COD的去除效果

图 3 厌氧消化过程中氨氮的去除效果

2.2 猪场废水厌氧消化液MAP结晶固氮

2.2.1 pH对MAP结晶固氮的影响

2.2.2 n（Mg）：n（P）：n（N）对MAP结晶固氮的影响

由于MAP结晶固氮过程中，会伴随生成Mg（OH）2和Mg3（PO4）2沉淀，因此镁源和磷源的投加量会直接影响废水中氨氮的去除。

表 1 n（P）：n（N）和n（Mg）：n（N）对氨氮去除的影响

pH=9.0，n（Mg）：n（N）=1：1 pH=9.0，n（P）：n（N）=1：1

n（P）：n（N） 氨氮去除率（%） n（Mg）：n（N） 氨氮去除率（%）

0.7 52.9 0.8 53.2

0.8 67.4 0.9 61.9

0.9 80.2 1.0 74.8

1.0 74.8 1.1 81.7

图 4 pH对MAP结晶固氮的影响

2.3 固氮后厌氧消化液的好氧处理

图 5 好氧处理过程中COD的变化情况

随着时间的延长，出水COD浓度逐渐增加，这是由于SBR反应池中COD长时间积累的缘故，由图6可知，氨氮去除率保持在58%以上，最高可达到78.8%，优于COD的去除效果。在试验后期，尽管SBR反应池进水氨氮相对比较稳定，但氨氮的去除率有所下降。总体而言，剩余氨氮浓度为30～90 mg/L。

好氧处理出水进入高频电子反应池，水力停留时间6 h，废水COD浓度逐渐降为200～350 mg/L，氨氮浓度逐渐降为20～50 mg/L，可达到畜禽养殖业污染物排放标准，并达标排放。

图 6 好氧处理过程中氨氮的变化情况

3 结论

（1） 厌氧消化对猪场废水中COD去除效果较好，COD浓度可降为1000～1300 mg/L， 最高去除率可达到65%以上；厌氧消化对猪场废水中氨氮去除效果较差，氨氮浓度几乎无变化。

（2） MAP结晶固氮法对猪场废水中氨氮有较好的固氮效果，适宜pH=8.0～9.0，n（P）：n（N）=

（3） 厌氧-固氮-好氧工艺处理猪场废水，对COD，氨氮有较好的去除效果，相应的剩余COD，氨氮浓度分别为290～580 mg/L和30～90mg/L，经过高频电子反应池后，处理出水COD，氨氮浓度分别为为200～350 mg/L和20～50 mg/L，可达到畜禽养殖业污染物排放标准。