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基于凈化劑處理畜禽厭氧消化液達標(biāo)排放的滯留期實驗研究
陳彪黃婧肖艷春
(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所福建福州350003)
摘要應(yīng)用已獲得國家發(fā)明專利申請的一種畜禽厭氧污水凈化劑(即凈化劑)，開展該凈化劑處理畜禽沼液的去除效果
實驗研究，探索凈化劑處理滯留時間對CODer、BOD5、NH3-N、TP的降解效果及變化趨勢。結(jié)果表明，凈化劑處理畜禽沼液的最
佳滯留期為84h；CODer．BOD5、NH3-N和TP的降解率分別為87．04％、84．62％，84．09％和77．33％；各項指標(biāo)均可達到畜禽養(yǎng)殖
業(yè)污染物排放二級標(biāo)準(zhǔn)。研究結(jié)果可為凈化劑的實際工程應(yīng)用及優(yōu)化沼液處理工藝技術(shù)提供科學(xué)的基礎(chǔ)參數(shù)。
關(guān)鍵詞畜禽厭氧污水凈化劑畜禽沼液滯留期CODer BODs NH3-N’IP
中圖分類號：X71 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2015)06—063—03
隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高．作為
“菜籃子工程”主要供給行業(yè)之一的畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛
發(fā)展．據(jù)不完全統(tǒng)計截至2012年底全國生豬養(yǎng)殖總量已超
4．8億頭．全國畜禽糞便年產(chǎn)量已超過25億t．是工業(yè)廢物的
2．7倍?。目前應(yīng)用厭氧消化技術(shù)處理養(yǎng)殖糞尿廢棄物已成
為共識．但由此產(chǎn)生的大量畜禽沼液仍然沒能達到養(yǎng)殖污染
物排放的國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，沼液處理問題已成為沼氣工程可
持續(xù)發(fā)展的重要因素。本實驗研究應(yīng)用項目組開發(fā)的已獲得
國家發(fā)明專利申請(專利申請?zhí)枮椋?01410470596．1)的一種
畜禽厭氧污水凈化劑(即凈化劑)，開展凈化劑處理畜禽養(yǎng)殖
厭氧消化液(即畜禽沼液)的滯留期對畜禽沼液主要技術(shù)指
標(biāo)CODer．BOD，、NH3-N、TP的影響，探索畜禽沼液達標(biāo)排放
條件下凈化劑處理的滯留期即畜禽沼液的水力停留期．為凈
化劑的實際應(yīng)用和沼液后處理工程設(shè)計提供理論參數(shù)．以期
進一步優(yōu)化畜禽沼液的生態(tài)凈化處理技術(shù)提供借鑒。
1材料與方法
(1)試驗材料。研究采用的實驗樣品取自沼氣工程示范
基地一福建莆田鴻達牧業(yè)有限公司養(yǎng)殖場厭氧消化裝置直
接排放出來的沼液。采集的實驗樣品用多個塑料容器分裝帶
回實驗室分析．對未完成分析的樣品冷藏待用。該養(yǎng)殖場為
福建省特大型規(guī)?；i養(yǎng)殖龍頭企業(yè)．養(yǎng)殖污水處理采用
中溫混合工藝厭氧消化裝置．經(jīng)多批次取樣分析其畜禽沼液
的主要技術(shù)指標(biāo)范圍如表l所示。
表1 畜禽沼液主要技術(shù)指標(biāo)
試驗所用的凈化劑為項目組研發(fā)的畜禽厭氧污水凈化
劑。該凈化劑以活性炭作為固定微生物的載體，應(yīng)用微生物
固定化技術(shù)。將具有功能降解菌株漢堡硝化桿菌[2]、枯草芽
孢桿菌[¨]、小球藻[5】、施氏假單胞菌[6】和排硫硫桿菌[7．8】等微
生物菌株與煤質(zhì)活性炭進行吸附制備而成。
(2)試驗儀器。ATY224型電子分析天平，LDZX一30KBS
型全自動滅菌鍋．BPH一9042型電熱恒溫培養(yǎng)箱。SKY一200B
型搖床．752N型分光光度計等試驗儀器。
(3)實驗方法。以靜置狀態(tài)下的畜禽沼液做對照，設(shè)計2
個實驗處理組即凈化劑投加量分別為lOrdL、159／L．每個實
驗組的處理滯留期為24h、48h、72h、96h和120h，取樣測試
畜禽沼液的CODer,BOD，、NH3-N、TP指標(biāo)，所有試驗均進行
若干平行試驗．以消除偶然誤差。
(4)水質(zhì)指標(biāo)的測定。CODcr指標(biāo)的測定采用重鉻酸鉀
法(GBll914—89)，BOD5采用稀釋與接種法(GB7488—87)，
NH，一N指標(biāo)的測定采用鈉氏試劑比色法(GB7479—87)，1甲
指標(biāo)的測定參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》中的鉬藍比色法。
(5)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理采用SPSS 19．0統(tǒng)計分析軟件
及Origin8．0軟件完成。
2結(jié)果與分析
(1)畜禽沼液靜置下的主要技術(shù)指標(biāo)。畜禽沼液是養(yǎng)殖
場糞污經(jīng)厭氧發(fā)酵后的殘留液．其總固體含量小于1％[9]．主
要包括有機、無機鹽類等可溶性物質(zhì)，仍然屬于高濃度的有
機廢水。另外。畜禽沼液C／N／P值嚴重失調(diào)，而且NH3-N和
TP濃度高。加大了沼液處理的難度[10]。畜禽厭氧污水由于養(yǎng)
殖場生產(chǎn)方式和采用的污水厭氧技術(shù)的差異性．其出水的各
項技術(shù)指標(biāo)也有很大的區(qū)別。因此，為便于后續(xù)實驗效果的
比對分析．畜禽沼液取樣后進行各項技術(shù)指標(biāo)的分析測定，
結(jié)果如表2所示。
表2畜禽沼液實驗樣主要技術(shù)指標(biāo)mg／L
從測試數(shù)據(jù)可以看出．畜禽沼液的主要技術(shù)指標(biāo)還遠未
達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)}(GBl8596．2001)以及《農(nóng)田
灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))(GB5084--2005)安全排放標(biāo)準(zhǔn)，個別指標(biāo)超
標(biāo)現(xiàn)象嚴重，如CODer高達5倍于排放標(biāo)準(zhǔn)量，這類畜禽沼
液不論是直接排放還是用于農(nóng)田灌溉．長期累積都可能導(dǎo)致
基金項目：福建省科技廳重點項目(2014R1015—13)，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年科技人才創(chuàng)新基金項目(2014CX一13、2014CX一14)。福建省農(nóng)業(yè)科
學(xué)院“雙百”行動項目(sbmdl504—2)
作者簡介：陳彪(1965一)，男，副研究員，主要從事能源與環(huán)境工程研究。
黃-a(]985一)，女，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境工程研究。
20住No-6．§ 萬方數(shù)據(jù)
受納水體富營養(yǎng)化、地下水水質(zhì)污染或農(nóng)產(chǎn)品污染?】。
(2)滯留期對CODer的影響。10dE、159，L凈化劑處理組
在不同的滯留時間點分別測定處理組的CODer．測試結(jié)果如
圖1所示，與對照樣比對分析其降解率如圖2所示。
Hf州巾
圖1 凈化劑處理沼液過程中
CODcr的變化
時問m
圖2凈化劑處理沼液過程中
CODer降解率的變化
由圖1結(jié)果表明隨著凈化劑處理滯留時間的延長．畜禽
沼液CODer隨之降低，在24h內(nèi)CODcr下降速率最快．10e．gL
處理組和159，L處理組從1860mg．L-i分別降至856mg．L-I和
905rag·L．1，48h時內(nèi)CODer下降速率較快．超過48h時其下
降速率比較平緩，而且CODer下降速率的梯度差異性較小。
從圖2的降解率變化規(guī)律中也可以得知．在48h內(nèi)降解率提
高最快．10v4L處理組的降解率從53．98％上升至72．2％．159／
L處理組從51．3％上升至68．3％．同時隨著滯留時間的延長
2處理組降解率上升坡度和梯度差異性較小．到96h滯留時
間點分別達到79．62％和75．32％．而且109rL處理組CODcr
為379mg／L已達到二級排放標(biāo)準(zhǔn)．159／L處理組CODcr為
459mg／L．這可能是由于隨著凈化劑投加量的增大．凈化劑中
提供的吸附點得到相應(yīng)的增加．畜禽沼液中易降解的CODcr
同時受到多個吸附點的作用力．單個吸附點的吸附能力受到
制約，導(dǎo)致]59rL處理組比10∥L處理組達到二級達標(biāo)排放
標(biāo)準(zhǔn)的時間延遲．在120h滯留時間點時CODer值為326mg／
L才達到二級排放標(biāo)準(zhǔn)。
(3)滯留期對BOD，的影響。109／L、159rL凈化劑處理組
隨滯留時間的延長其BOD，及降解率變化情況如圖3、圖4
所示。結(jié)果表明隨著處理滯留時間的延長，畜禽沼液的BOD，
隨之升高，在24h內(nèi)BOD；下降達最低值．超過24h后BOD，
指標(biāo)隨滯留時間的延長而逐步上升。這說明24h內(nèi)凈化劑降
解的有機物主要是以BOD，形式存在的易降解的BOD；和部
分慢降解的BOD，．而超過24h后凈化劑中的慢降解和難降
解的BOD，量所占比例較多，其BOD，反而升高。109，L凈化
劑處理組在24h時BOD，的值降低至125mg／L．15v礦L凈化劑
處理組BOD；值降低至80mg]L．降解率分別為78．71％和
86．37％。隨后隨著滯留時間的延長BOD，值隨著升高．降解
蓮匿《一ll,IOq／h
圖3凈化劑處理沼液過程中
BOD，的變化
時問m
圖4凈化劑處理沼液過程中
BO耽降解率的變化
2015．No．6
率也相應(yīng)隨之下降．但在72h時2處理組BOD，分別為
150mg／L和125mg／L均能到達排放標(biāo)準(zhǔn)．而超過72h后其指
標(biāo)就超出國家達標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。
(4)滯留期對NH，一N的影響。從圖5、圖6可以看出，凈
化劑處理畜禽沼液的過程中NH，一N技術(shù)指標(biāo)隨著處理滯留
時間的延長而降低．處理組在96h內(nèi)NH，一N技術(shù)指標(biāo)下降
速率最快．2處理組的降解率分別達到64．58％和50．52％。而
且降低的梯度和坡度沒有明顯差異．超過96h時其下降速率
比較平緩．這是因為反應(yīng)初期．活性炭固有的吸附性能和微
生物菌株的共同作用．致使反應(yīng)推動力較大．初始吸附能力
較高．隨著活性炭吸附達到平衡．后期主要是微生物菌株起
作用，因此其降解作用比較緩慢。在96h時10∥L處理組
NH，一N的值為68mg／L達到二級排放標(biāo)準(zhǔn)，而159，L處理組
在120h時NH，一N的值為70mg／L才達到二級排放標(biāo)準(zhǔn)．這
可能是由于隨著凈化劑投加量的增大．凈化劑中提供的微生
物菌量的增多．畜禽沼液中的營養(yǎng)物質(zhì)只能滿足部分微生物
菌株的生長．從而導(dǎo)致159／L處理組中的菌株的降解力反而
比10v_／L處理組的弱。
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時問m
圖5凈化劑處理沼液過程中
NH3一N的變化
孫柏72 帕1柏
時闡／h
圖6凈化劑處理沼液過程中
NH，一N降解率的變化
(5)滯留期對TP的影響。109／L、159／L凈化劑處理組隨
處理時間的延長其總磷指標(biāo)及降解率變化如圖7、圖8所
示。結(jié)果表明隨著處理時間的延長．TP指標(biāo)隨之降低，去除
效率隨之上升．在48h內(nèi)TP值下降速率最快．超過48h時其
下降速率比較緩慢。109，L處理組在96h時TP值為6．3mg／L，
降解率高達90．6％：159／L處理組在120h時的TP值為
7．5m璣，降解率高達88．8l％；根據(jù)畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放二
級標(biāo)準(zhǔn)，109，L、159，L處理組分別在96h和120h時出水的TP
指標(biāo)到達排放標(biāo)準(zhǔn)。
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圖7凈化劑處理沼液過程中圖8凈化劑處理沼液過程中
(6)凈化劑處理畜禽沼液最佳滯留期及其處理效果。從
上述試驗結(jié)果可以看出，109，L處理組的CODer、BOD5、NH3一
N、TP指標(biāo)達到排放標(biāo)準(zhǔn)時的滯留時間分別為96h、72h、96h
和96h；159／L處理組的CODer、BOD5、NH3一N、TP指標(biāo)達到排
萬方數(shù)據(jù) 雹
表3凈化劑對畜禽沼液的去除效果
放標(biāo)準(zhǔn)時的滯留時間分別為120h、72h、120h和120h，去除
效果除BOD，隨著滯留時間的延長而提高外，其余CODer、
NH，一N、’rP技術(shù)指標(biāo)都隨著滯留時間的延長而降低，而且
109／L處理組達到標(biāo)準(zhǔn)排放的時間比1594L處理組短。因此，
基于畜禽沼液主要污染物的去除以達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染排
放標(biāo)準(zhǔn)》的要求為基本目標(biāo)。盡量減少沼液處理的水力滯留
期。選擇109／L處理組CODer、BOD，指標(biāo)的達標(biāo)排放時間的
中間點即84h為凈化劑最佳滯留期并進行進一步的比對試
驗。取畜禽沼液實驗原樣，按凈化劑投加量為lOg／L處理沼
液84h，測得原樣及處理后相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)如表3。CODer、
BOD，、NH3一N和TP的技術(shù)指標(biāo)分別為355．0、130．0、70．0和
6．80mg／L，CODer、BOD5、NH3一N和’rP的降解率分別為
87．04％、84．62％，84．09％和77．33％。各項指標(biāo)均達到畜禽養(yǎng)
殖業(yè)污染物排放二級標(biāo)準(zhǔn)。
3 結(jié)論
(I)應(yīng)用凈化劑處理畜禽沼液。由于其載體固有的吸附
性能和微生物的降解功能的共同作用處理效果顯著．隨著處
理滯留時間的增加，109／L、159／L處理組的CODer、NH，N、TP
變化曲線呈現(xiàn)階段性不同梯度平穩(wěn)下降．降解率變化曲線也
呈階段性平穩(wěn)提高．至達到二級排放標(biāo)準(zhǔn)時的滯留時間分別
為96h和120h；而BOD；在滯留時間24h內(nèi)處理效果顯著。
降解率最高達86．37％。但隨著滯留時間的延長。降解率變化
曲線呈階段性平穩(wěn)下降。BOD；變化曲線呈階段性平穩(wěn)上升，
在72h時2處理組BOD，分別為150mg／L和125mg／L均低于
排放標(biāo)準(zhǔn)。綜合凈化劑處理畜禽沼液各項技術(shù)指標(biāo)的去除效
果和變化趨勢。實驗表明該凈化劑處理畜禽沼液的最佳滯留
期即畜禽沼液的水力停留期為84h．各項指標(biāo)均能達到畜禽
養(yǎng)殖業(yè)污染物排放二級標(biāo)準(zhǔn)。
(2)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)對沼液深度處理的技
術(shù)和方法也在不斷完善和提高。本實驗研究從沼氣工程建設(shè)
的工程經(jīng)濟學(xué)角度出發(fā)，以污染物主要指標(biāo)去除達到《畜禽
養(yǎng)殖業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求為基本目標(biāo)，確定凈化劑實際
工程應(yīng)用的基本參數(shù)．以期為沼液處理提供一種可借鑒的方
法．豐富畜禽沼液生態(tài)凈化處理技術(shù)。
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”。o¨¨。’’嘶·’“¨¨·’。。帥一o¨’1。o¨一‰—Ⅶ·-一III)一’¨h·’。’¨¨·?¨一¨一¨¨tI一¨¨¨一’‰·一’lih)+。"¨p一Ⅶ'·一"¨·-—¨¨‘·一‘I‰一¨¨·。?！隝Ih”“‘III)*一l¨¨‘一‘41h·一。Ⅶ”“¨¨_·一_’．．I．．一‘Ⅶ·．一。Ⅶ··一．”IIh)p‘。¨¨··-“111．．-，州¨¨一¨I t11) I[1l
福建大力發(fā)展天然氣產(chǎn)業(yè)
讓全省城鄉(xiāng)居民用上天然氣是福建省清潔能源戰(zhàn)略的一也于2012年10月動建，2015年底貫通，屆時，福建將成為全
個重要環(huán)節(jié)?？偼顿Y255億元的福建LNG工程I期工程竣工國唯一可同時享有來自海上和陸地“雙回路”天然氣供應(yīng)的省
后，Ⅱ、Ⅲ期工程也早已動建，不久將陸續(xù)建成。西氣東輸項目份。估計到2018年可實現(xiàn)天然氣全省縣市全復(fù)蓋。
+‘’¨一‘’。¨¨__“Ⅶ·-一¨¨1_+“Ⅶ_一時¨·‘州¨¨·一¨¨l一Ⅶ·，“¨¨¨一"¨||．“¨¨¨一¨¨l一’Ⅶ-一¨¨¨一¨h一‘)lh·一一q¨I-一。¨¨·-一Ⅶ¨一_l¨一¨¨．．一¨¨¨一。‰一Ⅶ．．一Ⅶ¨?！?#168;¨··一II)ll·一¨¨·一‰p?！?#168;¨一％¨一111)一’¨¨·．一“‰-．，“q¨¨一● 一)l bI M)II —t11) 14j|_jn
杭州建立“智慧節(jié)能”系統(tǒng)．提高鍋爐能效
這種系統(tǒng)將排煙溫度、過量空氣系數(shù)、水質(zhì)硬度、熱效率大改變了以任憑經(jīng)驗判斷而經(jīng)常出錯的狀況．可提高鍋爐熱
等都輸入電腦。工作人員可根據(jù)不同參數(shù)進行調(diào)整，使鍋爐的效率約10％。
運行始終處于優(yōu)化燃燒狀態(tài)。采用這套“智慧節(jié)能”系統(tǒng)后。大

文檔作者：陳彪黃婧肖艷春文檔來源：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月06日
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