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臭氧氧化處理養豬場厭氧沼液

 

實驗摘要

   近年來，我國規模化養豬業迅速發展，隨之產生的豬場廢水，由于其具有排放量大、固液混雜、有機物濃度高及氨氮含量高等特點，已成為一種主要的農業污染源。傳統的厭氧-好氧組合工藝處理大規模養豬場廢水時，大部分可降解的有機物在厭氧處理階段被去除，BOD5 /COD 降低，可生化性差，同時厭氧消化過程中有機氮被轉化為氨氮，厭氧出水中氨氮含量依然很高，系統出水遠不符合《畜禽養殖業污染物排放標準( GB18596-2001) 》的要求。因此，如何在厭氧消化階段后期提高沼液的可生化性以及去除沼液中大量氮磷問題已成為目前研究的熱中大量的氮和磷。臭氧由于具有很強的氧化性( 氧化還原電位為2． 07 V，在水中次于氟，位居第2) ，能夠顯著地改變有機物的分子結構，提高廢水的可生化性。Hsu Y．C． 等的研究發現，通過控制合理的反應時間，臭氧氧化可以將含有鄰氯苯酚溶液的可生化性提高到0． 33。Uslu M． O． 等對動物排泄物中所含有抗生素進行了臭氧處理，證實抗生素的降解速率依賴于反應的pH 以及臭氧的投加量，而與溶液中抗生素 很初的濃度無關，此研究還揭示了臭氧不僅能提高動物排泄物的生物降解能力，同時還能降低由抗生素引起的細胞的毒性。李金成等研究指出，單獨的臭氧預氧化對葡萄酒廢水中糖、小分子有機酸及醇等成分幾乎無去除效果，但對廢水中多酚類難降解有機物可以部分去除。Barredo-Damas S． 等印染廢水處理研究表明，當臭氧預處理時間為30 min時，可以大幅度提高后續混凝沉淀能力，從而達到57%的COD 去除率和95% 的濁度去除率。其他相關研究也顯示，由于臭氧氧化分解的產物是氧氣，不對環境造成二次污染，操作條件也較簡單，所以臭氧技術在污水脫色、剩余污泥減量以及環境干擾化學物質減量方面具有其他氧化劑不具有的優勢。目前，MAP 沉淀法回收養豬場廢水中氮磷的研究相對較多，但采用臭氧氧化技術處理養豬場厭氧沼液的資料相對較少，MAP 沉淀和臭氧氧化聯合處理養豬場厭氧沼液的研究國內外鮮見報道。本研究在前期MAP 沉淀的基礎上，探討了臭氧氧化技術對沼液pH、有機物( COD 和UV254) 的去除效果、可生化性、氮形態轉化的影響，以期為該技術在處理大規模養豬場廢水中的應用提供參考。

 

實驗水質

實驗所用厭氧沼液取自陜西省楊凌示范區某產業集團生豬實訓基地。該場生豬出欄量為18 萬頭/a，豬場廢水主要來自糞尿、豬舍沖洗水，豬場廢水由露天排水溝匯入厭氧沼氣池中，進行1 ～ 2 個月厭氧發酵。厭氧發酵后的沼液以MgCl2和Na2HPO4為沉淀劑，進行MAP 沉淀反應前處理。實際沼液水質及經過MAP 沉淀后水質情況如表1 所示。

 

實驗結論

( 1) 在未通臭氧的反應中，沼液pH 一直穩定在原有經MAP 沉淀處理后的范圍( 9． 5 ～ 10) ，而在通臭氧的3 組反應過程中，隨著反應時間的增加pH呈現逐步下降的趨勢。

( 2) 利用臭氧的強氧化性處理經MAP 沉淀后的沼液，在臭氧投加量為0 mg /L 時，臭氧對沼液中有機物質基本沒有降解能力，而在臭氧投加量為4、6 和8 mg /L 時，COD、UV254的去除效果均在40 min

時達到 很佳; 隨著反應時間的延長，部分有機物礦化影響了臭氧對有機物的去除，導致COD 和UV254的去除率增長緩慢，這可能與反應系統中pH 有關。另外，投加量為6 mg /L 時COD、UV254的去除效果要優于投加量為4 mg /L 和8 mg /L，COD 和UV254的 很大去除率分別達到21． 7%和60%。

( 3) 當投加量為6 mg /L 時，在反應前40 min內，BOD5 /COD 比值由0． 24 上升為0． 41，即可生化性得到明顯提高; 40 min 后，BOD5 /COD 比值增長趨勢平緩，但比值仍高于0． 3，即能滿足后續可生化性的需求。

( 4) 臭氧氧化過程中( 投加量為6 mg /L、反應時間2 h) ，沼液TN 濃度基本沒有變化; 氨氮濃度則由 很初的198． 3 mg /L 增加到283． 7 mg /L; 隨著反應時間的延長( 120 min) ，氨氮濃度 很后下降至132． 7mg /L，硝態氮濃度從 很初24． 9 mg /L 增加至出水的58． 7 mg /L，濃度幾乎增加了一倍。實驗結果表明，經過MAP 沉淀后的厭氧沼液，對其采用臭氧氧化技術處理時，無法做到完全脫氮，只是把氨氮轉化成硝態氮，使得出水氨氮濃度降低。

( 5) 臭氧氧化法處理沼液的實際能耗費用較高，建議在實際應用中，結合工程水質的具體情況，合理控制臭氧投加量與反應時間，提高臭氧利用效率，降低運行成本，使該方法在規模化養殖企業的沼液處理過程中得到更多的推廣。

 

參考文獻

曾鑫 呼世斌 屈廣周 王鐵成 龐敏 柴琴琴 姜洋  ( 西北農林科技大學資源環境學院，楊凌712100)

中圖分類號X703． 1 文獻標識碼A 文章編號1673-9108( 2015) 07-3332-07