臭氧氧化处理养猪场厌氧沼液

 

实验摘要

   近年来，我国规模化养猪业迅速发展，随之产生的猪场废水，由于其具有排放量大、固液混杂、有机物浓度高及氨氮含量高等特点，已成为一种主要的农业污染源。传统的厌氧-好氧组合工艺处理大规模养猪场废水时，大部分可降解的有机物在厌氧处理阶段被去除，BOD5 /COD 降低，可生化性差，同时厌氧消化过程中有机氮被转化为氨氮，厌氧出水中氨氮含量依然很高，系统出水远不符合《畜禽养殖业污染物排放标准( GB18596-2001) 》的要求。因此，如何在厌氧消化阶段后期提高沼液的可生化性以及去除沼液中大量氮磷问题已成为目前研究的热中大量的氮和磷。臭氧由于具有很强的氧化性( 氧化还原电位为2． 07 V，在水中次于氟，位居第2) ，能够显著地改变有机物的分子结构，提高废水的可生化性。Hsu Y．C． 等的研究发现，通过控制合理的反应时间，臭氧氧化可以将含有邻氯苯酚溶液的可生化性提高到0． 33。Uslu M． O． 等对动物排泄物中所含有抗生素进行了臭氧处理，证实抗生素的降解速率依赖于反应的pH 以及臭氧的投加量，而与溶液中抗生素 很初的浓度无关，此研究还揭示了臭氧不仅能提高动物排泄物的生物降解能力，同时还能降低由抗生素引起的细胞的毒性。李金成等研究指出，单独的臭氧预氧化对葡萄酒废水中糖、小分子有机酸及醇等成分几乎无去除效果，但对废水中多酚类难降解有机物可以部分去除。Barredo-Damas S． 等印染废水处理研究表明，当臭氧预处理时间为30 min时，可以大幅度提高后续混凝沉淀能力，从而达到57%的COD 去除率和95% 的浊度去除率。其他相关研究也显示，由于臭氧氧化分解的产物是氧气，不对环境造成二次污染，操作条件也较简单，所以臭氧技术在污水脱色、剩余污泥减量以及环境干扰化学物质减量方面具有其他氧化剂不具有的优势。目前，MAP 沉淀法回收养猪场废水中氮磷的研究相对较多，但采用臭氧氧化技术处理养猪场厌氧沼液的资料相对较少，MAP 沉淀和臭氧氧化联合处理养猪场厌氧沼液的研究国内外鲜见报道。本研究在前期MAP 沉淀的基础上，探讨了臭氧氧化技术对沼液pH、有机物( COD 和UV254) 的去除效果、可生化性、氮形态转化的影响，以期为该技术在处理大规模养猪场废水中的应用提供参考。

 

实验水质

实验所用厌氧沼液取自陕西省杨凌示范区某产业集团生猪实训基地。该场生猪出栏量为18 万头/a，猪场废水主要来自粪尿、猪舍冲洗水，猪场废水由露天排水沟汇入厌氧沼气池中，进行1 ～ 2 个月厌氧发酵。厌氧发酵后的沼液以MgCl2和Na2HPO4为沉淀剂，进行MAP 沉淀反应前处理。实际沼液水质及经过MAP 沉淀后水质情况如表1 所示。

 

实验结论

( 1) 在未通臭氧的反应中，沼液pH 一直稳定在原有经MAP 沉淀处理后的范围( 9． 5 ～ 10) ，而在通臭氧的3 组反应过程中，随着反应时间的增加pH呈现逐步下降的趋势。

( 2) 利用臭氧的强氧化性处理经MAP 沉淀后的沼液，在臭氧投加量为0 mg /L 时，臭氧对沼液中有机物质基本没有降解能力，而在臭氧投加量为4、6 和8 mg /L 时，COD、UV254的去除效果均在40 min

时达到 很佳; 随着反应时间的延长，部分有机物矿化影响了臭氧对有机物的去除，导致COD 和UV254的去除率增长缓慢，这可能与反应系统中pH 有关。另外，投加量为6 mg /L 时COD、UV254的去除效果要优于投加量为4 mg /L 和8 mg /L，COD 和UV254的 很大去除率分别达到21． 7%和60%。

( 3) 当投加量为6 mg /L 时，在反应前40 min内，BOD5 /COD 比值由0． 24 上升为0． 41，即可生化性得到明显提高; 40 min 后，BOD5 /COD 比值增长趋势平缓，但比值仍高于0． 3，即能满足后续可生化性的需求。

( 4) 臭氧氧化过程中( 投加量为6 mg /L、反应时间2 h) ，沼液TN 浓度基本没有变化; 氨氮浓度则由 很初的198． 3 mg /L 增加到283． 7 mg /L; 随着反应时间的延长( 120 min) ，氨氮浓度 很后下降至132． 7mg /L，硝态氮浓度从 很初24． 9 mg /L 增加至出水的58． 7 mg /L，浓度几乎增加了一倍。实验结果表明，经过MAP 沉淀后的厌氧沼液，对其采用臭氧氧化技术处理时，无法做到完全脱氮，只是把氨氮转化成硝态氮，使得出水氨氮浓度降低。

( 5) 臭氧氧化法处理沼液的实际能耗费用较高，建议在实际应用中，结合工程水质的具体情况，合理控制臭氧投加量与反应时间，提高臭氧利用效率，降低运行成本，使该方法在规模化养殖企业的沼液处理过程中得到更多的推广。

 

参考文献

曾鑫 呼世斌 屈广周 王铁成 庞敏 柴琴琴 姜洋  ( 西北农林科技大学资源环境学院，杨凌712100)

中图分类号X703． 1 文献标识码A 文章编号1673-9108( 2015) 07-3332-07