摘要：采用水解—SBR工艺进行了规模化猪场粪污处理试验。水解过程水力停留时间(HRT)为2.0～6.0 h，对COD、BOD5、SS、TN和TP的去除率分别为30.1%～47.3%、45.8%～49.4%、56.0%～61.1%、22.3%和55.3%，NH3-N几乎没有去除，水解对COD的去除效率比沉淀处理高17%；SBR的HRT为1.0～1.4 d，对COD、BOD5、SS的去除率分别为52.1%～82.1%、89.0%～95.7%、93.9%～97.3%，但出水中仍残留相当数量的难降解COD。SBR对氮有较好的去除效果(TN去除率为74.1%)，特别是对高浓度NH3-N的去除取得了相当好的结果(去除率达97%以上)。曝气量对SBR去除NH3-N有显著影响，增加曝气量可以缩短HRT。对比试验证明，NH3-N的去除不是依靠吹脱作用，而是依靠微生物的降解作用。
关键字：水解 SBR 猪场粪污 中图分类号：X713
文献标识码：A
文章编号：1000-4602(2001)03-0008-04
Treatment of Piggery Wastes with Hydrolysis-SBR Process
DENG Liang-wei
(Biogas scientific Res.Institute of the Ministry of Agriculture,Chengdu 610041,China)
Abstract：Hydrolysis-SBR process was studied on treatment of piggery wastes.When the hydraulic retention time (HRT) of the hydrolysis process is 2.0 ～6.0 h,the removal rates for COD,BOD5,SS,TN and TP are 30.1%～47.3%,45.8%～49.4%,56.0%～61.1%,22.3% and 55.3% respectively,whereas NH3-N is hardly removed.The removal rate for COD by hydrolysis is 17% higher than that by sedimentation at the same HRT.When the HRT of SBR process is 1.0～1.4 d,the removal rates for COD,BOD5 and SS are 52.1%～82.1%,89.0%～95.7% and 93.9%～97.3% respectively,but there is a certain concentration of inert COD in the effluent.SBR process is fairly efficient for TN removal with removal rate of 74.1%,especially for higher concentrations of NH3-N with removal rate in excess of 97%.Increase of aeration rate can decrease HRT.Control test shows that removal of NH3-N relies on biodegradation rather than on air stripping.
Keywords:hydrolysis;SBR;piggery wastes;wastewater treatment
规模化猪场粪污的处理以往大多采用厌氧或厌氧+好氧工艺，既可回收能源——甲烷，又能减少污染物。由于大多数规模化猪场尽量收集干粪直接向外出售，导致猪场冲洗水量大而排放废水所含污染物浓度较低，厌氧发酵获取沼气的潜力不大。因此，对于污染物浓度较低的猪场废水，很有必要探寻一种投资省、效果好的处理方法，以满足要求更加严格的废水排放标准。
水解处理相对厌氧处理工艺，能显著缩短处理时间，提高处理负荷。水解不仅能将废水中的固态大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子，而且还具有对SS去除率高、能使部分SS在水解反应器中得到消化的特点，并得到了成功的应用［1］。SBR工艺的主要特点是在一个构筑物中完成生物降解和污泥沉淀两种作用，减少了全套二沉池和污泥回流设施，同时脱氮除磷。结合这两种工艺的优势处理猪场粪污，国内外尚未见研究报道。
1 试验装置与方法
水解反应器由塑料制作，内径为70 mm，高为600 mm，总容积为2.3 L，工作容积为2.0 L，其进水由高位水槽供给，从反应器底部进入，高位溢流出水。SBR反应器由玻璃缸制成，内径为220 mm，高为240 mm，总容积为9.1 L，工作容积为5.0 L。采用空压机曝气，穿孔管布气。SBR进水、排水均采用潜水泵，排泥为人工虹吸抽排，并用时间控制器对曝气、进水、排水进行自动控制。其流程见图1。
试验所用废水取自某规模化猪场。试验时水解反应器接种厌氧污泥1.0 L(污泥浓度为28 g/L)，其运行参数按参考文献［1］确定，并考虑以下因素：HRT太短，会引起冲刷现象，导致污泥流失；HRT太长，有机物降解过多，出水可生化性差，影响后续处理。通过试验摸索，最后确定水解段HRT为2.0～6.0 h。SBR反应器污泥由实验室驯化培养而得，试验运行参数如表1。
表1 SBR运行参数
| 反应器有效容积(L) |
5.0 |
| 进水量(L/d) |
3.5～5.0 |
| 污泥负荷［kgBOD5/(kgMLSS·d)］ |
0.07～0.14 |
| 容积负荷［kgBOD5/(m3·d)］ |
0.57～0.83 |
| HRT(d) |
1.0～1.4 |
| MLSS(mg/L) |
3 960～7 920 |
SBR运行方式见表2。
表2 SBR运行方式
| 顺序 |
作用 |
时间(h) |
| 进水 |
充水至反应最终容积，反硝化 |
1.0 |
| 曝气 |
降解有机物，硝化 |
3.0 |
| 闲置 |
反硝化 |
3.0 |
| 曝气 |
降解有机物，硝化 |
3.0 |
| 沉淀 |
活性污泥及SS沉淀 |
1.0 |
| 排水 |
排出处理后的污水，等待下一周期 |
1.0 |
水质分析项目及方法：COD采用重铬酸钾法；SS采用烘干称重法；BOD采用稀释接种法；TN采用过硫酸钾氧化—紫外分光光度法；TP采用钼锑抗分光光度法；NH3-N采用纳氏试剂比色法。
2 结果与讨论
2.1水解对污染物的去除效果
水解对污染物的去除效果见表3。
表3 水解对污染物的去除效果
| 项目 |
原水(mg/L) |
出水(mg/L) |
去除率(%) |
| COD |
1 563～3359 |
1 092～2207 |
30.1～47.3 |
| BOD5 |
1 047～2277 |
567～1153 |
45.8～49.4 |
| SS |
744～1928 |
327～750 |
56.0～61.1 |
| TN |
631 |
490 |
22.3 |
| TP |
98.5 |
44.0 |
55.3 |
| NH3-N |
299～396 |
283～409 |
0～3.0 |
由表3可见，水解对BOD5、SS的去除率比较接近，并优于对COD的去除效果，说明BOD5主要是随SS被去除。水解对氮的去除效果较差，NH3-N几乎未被去除，TN仅去除22.3%(可能是存在于SS中的氮)。水解对TP的去除效果较好，去除率达55.3%(去除的也可能是存在于SS中的磷)。由表4可知，作用时间均为2.0 h，水解对COD的去除率比沉淀处理高17%，说明水解对COD的去除不仅仅是通过沉淀作用，还有降解和吸附作用的存在。
表4 沉淀、水解对COD的去除效果对比
| 作用方式 |
原水COD(mg/L) |
出水COD(mg/L) |
COD去除率(%) |
| 沉淀2.0 h |
2655 |
1982 |
25.3 |
| 水解2.0h |
2655 |
1533 |
42.3 |
与水解相比，尽管厌氧处理能去除70%～85%的COD［3］，但其HRT＞3 d，装置容积比水解池大10倍，加上沼气贮存、脱水、脱硫，厌氧工艺比水解工艺的基建投资至少高5倍，而且厌氧处理出水的可生化性差，影响进一步的好氧后处理。
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