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EEZVI-UASB电增强零价铁强化厌氧氨氧化处理高氮养猪废水

来源: http://www.huiguo.net.cn/    发表日期:2015-08-13    浏览:1891

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规模化养猪场粪污对环境构成的挑战已成为不容忽视、亟待解决的问题。采用anammox厌氧氨氧化技术处理猪场养猪废水是一种行之有效的方法,该技术可在缺氧环境下,以N02-N作为电子受体,将废水中的NH4-4氧化成N2。然而,anammox技术存在AAOB(厌氧氨氧化菌)繁殖生长条件要求苛刻及反应器启动时间(100~200d)长等问题。ZHANG等在anammox反应器中设置铁电极,经过125d的运行,TN去除速率可达1209.6mg/(Ld);LIU等在UASB中填充ZVI(零价铁),COD去除率从60.30%升至90.70%;李勇等采用复极性电解槽和生物炭滤池处理印染废水,出水达到GB4287—1992《领织染整工业水污染物排放标准》的要 求;CHENG等在反应器中加入铁电极和活性炭颗粒,通过微电解作用,COD去除率可从35%升至60.50。Yetilmezsoy等采用电凝法改进的UASB处理畜禽养殖废水,经过216d的运行,NH4+4去除率可达到80% ,色度去除率可达到92%。

将ZVI置于UASB中,一方面可降低氧化还原电位,促进厌氧还原氛围的形成;另一方面,ZVI释放的Fe2+可有效压缩污泥的双电层,降低电动电势。但随着微生物的附着,铁屑床层逐渐被覆盖和产生板结,ZVI电极的活性逐渐降低。该研究采用EEZVI(电增强零价铁)强化anammox技术处理养猪废水,外加直流稳压电源,通过促进ZVI电极表面电子的迁移来强化表面反应,解决ZVI电极表面的钝化问题;同时在适当的电场下刺激微生物的代谢能力,使出水满足GB18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》的要求,以期为实现anammox工艺的稳定、高效运行提供技术支持.

1 材料与方法

1.1试验材料

1.1.1废水

模拟废水组成:p(KH2P04)为0.03g/L, p(NaHC03)为5.05g/L, p(MgS04.7H20)为0.30g/L,P(CaCl2_2H20)为0.18g/L。为促进微生物生长,配置模拟废水时按1.25mL/L添加微量元素浓缩液,微量元素浓缩液的配置:p(EDTA)为15g/L,p(ZnS04.7H20)为0.43g/L, p(CuS04.5H20)为0.25g/L,p(COCl2.6H20)为3.20g/L, p(MnCl2.4H20)为0.99g/L,p(NiS04.6H20)为0.84g/L, p〔(NH4)6MO7024.4H20为2.20g/L。

试验所需NH/4和N02-4用NH4C1和NaN02提供。

养猪废水原水取自江西某生猪养殖公司。

1.1.2 接种污泥

为了缩短反应器启动时间,接种污泥分别取自规模化猪场的升流式厌氧固体反应器(厌氧颗粒污泥)、生物接触氧化池(硝化反硝化污泥)以及序批式生物膜反应池(短程硝化污泥),厌氧颗粒污泥呈黑色絮状,待污泥静置后,弃去上清液,取3L,通过恒流泵均匀接入反应器中;硝化反硝化污泥呈黄褐色,污泥静置后弃去上清液,取1L,通过恒流泵均匀接入反应器中;短程硝化污泥静置后,弃去上清液,取1L,通过恒流泵均匀接入反应器中,使3种污泥同时混合接种到反应器中。3种接种污泥主要理化指标见表1。在接种前,用0.1mol/L磷酸缓冲溶液反复清洗3次,洗去接种污泥中的残留物质(如有机物、NH4+-4、N02--N和N03--N)。



1.2 试验装置

试验装置为EEZVI-UASB (电增强零价铁-升流式厌氧污泥床),结构见图1。UASB中的ZVI电极通过外加电流、中和有机酸等方式失去电子,表面产生Fe2+;电子向石墨阴极迁移。EEZVI-UASB主体由不锈钢制成,可以避光,总高为900mm,有效高度为650mm,直径为150mm,有效容积为11L,安装2枚电极,阳极为圆管状空心铁电极,阴极为圆柱形实心石墨电极,电极通过导线与外界可调直流稳压电源相接,圆管状零价铁电极(直径125mmX500mm)和石墨电极(直径35mmX500mm),电极插入位置为EEZVI-UASB的1/2处,石墨电极与圆管铁电极同轴安装,石墨棒电极外包裏碳毡。

1.3 试验方法

废水通过蠕动泵连续从EEZVI-UASB底部泵入,自下而上通过反应器,在上升过程中AAOB将NH4+-4和N02-4转化为N2,反应器的HRT(水力停留时间)为21h,将进水pH制在6.80 ~7.10,温度控制在(35 ± 1)°C范围内。每d定时取进、出水水样,测定PH、p(CODCr)、p(NH4+4)、p(NO3-N)、p(N02 - 4)、p(TN)等指标。为了使反应器成功启动,在最短的时间内富集AAOB,启动阶段采用模拟废水,启动成功后的试验采用猪场实际废水.

2 结论

a) EEZVI-UASB的电极电压在0~2.0V之间时,AAOB的活性呈先升后降的趋势,电极电压为0.6V时AAOB的活性最高,为91.10mg/(g.d)。

b)反应器中同时存在着反硝化、anammox、甲院化等反应,但anammox占主导作用,其对TN去除率的贡献率为54.10%~93.30%。

c)反应器中优势功能菌主要为Pseudomonas属,相似性达97%,该属具有较强的anammox和反硝化能力,验证了反应器中同时存在anammox和反硝化反应。

d)采用EEZVI-UASB处理实际养猪废水氮素的去除率较高,NH4+4去除率达90.00%以上,N02-4去除率高于96.00%,TN平均去除率在90.00%以上。

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