CN108285241A - 一种猪场废水的一级处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种猪场废水的一级处理工艺，通过将经过前处理的猪场废水首先流经生物反应器处理，然后经生物反应器处理后的出水流入臭氧氧化反应器进行氧化反应，其中，在生物反应器中接种培养后的斜生栅藻，同时在生物反应器底部开口曝气，使斜生栅藻异养生长。本发明培养斜生栅藻具有耐高盐的特性，本发明的优点是工艺简单，主要设备少，投资小，操作简便。

Description

一种猪场废水的一级处理工艺
技术领域
本发明涉及一种猪场废水的处理工艺，属于废水处理技术范围。
背景技术
随着生猪养殖业的迅猛发展，养猪行业已经成为农村经济的主要部分，随之带来的环境问题就是养猪场废水的剧增。猪场废水主要来源于栏舍冲洗水、猪尿，其中伴有猪粪及饲料残渣等，水质、水量波动大，呈灰黑色，有机物、悬浮物、营养盐含量高，并含有大量细菌及其他微生物，对环境污染较大。简而言之，猪场废水不仅是典型的“三高”废水：高COD、高色度、高盐度，同时还富含NH3-N。
处理猪场废水的核心是除有机物浓度，然而随着对养猪废水排放要求的日益提高，色度、可生化性也是现阶段的评价指标。在该处理领域中，猪场废水经前处理除去悬浮物后，较常用的一级处理方法包括厌氧处理和高级氧化法。厌氧法包括UASB、IC等，反应条件严格；也有学者通过过氧化氢、次氯酸钠或臭氧氧化等方法，但成本较大。二者虽然能有效地去除COD和色度，但是不能有效去除NH3-N，对后续的生物处理不利，NH3-N浓度常常不能达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的要求。同时，猪场废水中也常含有高含量的氯，有研究显示，废水中盐度超过2％就会影响微生物的活性和生物细胞的稳定性，去除效果显著下降。
现阶段对猪场废水的一级处理工艺中，鲜有对高COD、高色度、高盐度，富含NH3-N废水降解的工艺。因此，本领域需要研究出一种对“三高”猪场废水处理效果好，耐高盐，同时能够去除NH3-N，运行成本较低的一级处理工艺。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种猪场废水的一级处理工艺，出水达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的要求。本发明主要包括微藻生物处理、臭氧氧化两个个阶段。针对高COD、高盐度、高色度的猪场废水，具有COD去除率高，脱色效果理想，运行成本低的特点，同时在第一阶段中培育出的微藻具有高耐盐性的特点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种猪场废水的一级处理工艺，包括如下步骤：将经过前处理的猪场废水首先流经生物反应器处理，然后经生物反应器处理后的出水流入臭氧氧化反应器进行氧化反应，其中，在生物反应器中接种培养后的斜生栅藻，同时在生物反应器底部开口曝气，使斜生栅藻异养生长。
其中，所述斜生栅藻的种名为Scenedesmus obliquus.，购自于中国科学院淡水藻种库，保藏编号为FACHB-14，斜生栅藻具有耐高盐的特性，培养完成的斜生栅藻经离心分离后接种于生物反应器中处理前处理好的猪场废水。
其中，所述斜生栅藻的培养条件为：将斜生栅藻接种于BG-11培养基中培养，并放入光照培养箱中进行光照培养。其中，步骤3中，生物反应器为直立圆柱形，上端进水下端出水，于底部开口曝气。反应温度23-25℃，停留时间7-9d。
光照培养条件为：光照强度7000-9000lux，CO2浓度为5-10％(v/v)，培养温度为25-28℃，培养时间为10-14d。
优选地，所述生物反应器为直立圆柱形，上端进水下端出水，底部开口曝气，反应温度23-25℃，停留时间7-9d。
优选地，臭氧氧化反应器中的氧化反应的条件为：反应温度15～18℃，臭氧浓度为80-90mg/L，流量为1L/min，停留时间30～35min。
本发明采用“微藻生物处理-臭氧氧化法”对猪场废水进行一级处理。由于猪场废水色度非常高，1cm水厚度即能吸收85％的光照强度，藻类的光合作用基本被抑制，因此本发明通过向生物反应器内曝气，使斜生栅藻异养生长而非自养生长。
本发明“微藻生物处理-臭氧氧化法”具有较好的去除COD、色度、NH3-N能力。在微藻生物处理阶段，斜生栅藻表现出对小分子酸和中性物质较好的降解能力，COD和NH3-N在该阶段被有效去除。斜生栅藻的营养方式属于混合营养型，不仅能够在光照条件下利用无机元素与CO2合成有机物自养生长，还能够摄取废水中溶解性有机物异养生长，摄取速率与有机底物浓度由直接关系，因此相比通过光照+CO2方式自养生长，异养生长速率要高于自养生长速率，对COD以及NH3-N的去除速率也更快。经过臭氧氧化阶段，大部分高聚物和腐殖酸被降解，转化成小分子酸和小分子中性物质，废水中溶解有机物浓度显著下降，色度显著降低。同时，本发明培育出的斜生栅藻具有耐高盐(4.9％氯)的特点。本发明“微藻生物处理-臭氧氧化法”对高COD、高色度、高盐度，富含NH3-N的处理猪场废水处理效果较好，符合《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)，并且具有操作简便，运行费用低的优点。
附图说明
图1为前处理出水、微藻处理出水、臭氧氧化10、30分钟出水分子量分布图；
图2为臭氧氧化BOD5/COD随时间的变化图。
具体实施方式
本发明提出了一种猪场废水的一级处理工艺，通过将经过前处理的猪场废水首先流经生物反应器处理，然后经生物反应器处理后的出水流入臭氧氧化反应器进行氧化反应，其中，在生物反应器中接种培养后的斜生栅藻，同时在生物反应器底部开口曝气，使斜生栅藻异养生长。其中，斜生栅藻的种名为Scenedesmus obliquus.，购自于中国科学院淡水藻种库，保藏编号为FACHB-14，培养完成的斜生栅藻经离心分离后接种于生物反应器中处理前处理好的猪场废水。斜生栅藻的培养条件为：将斜生栅藻接种于BG-11培养基中培养，并放入光照培养箱中进行光照培养。一般光照培养条件为：光照强度7000-9000lux，CO2浓度为5-10％(v/v)，培养温度为25-28℃，培养时间为10-14d。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例1
实施例1中原水取自某猪场废水，该猪场废水中含有大量的猪内脏、粪便、血液、碎皮肉和油脂等有机物。其进水水质见表1。
表1 猪场废水水质指标
将上述猪场废水通入该处理工艺中，依次通过生物反应器，臭氧氧化反应器。生物反应器中接种培养10-14d的斜生栅藻，控制生物反应器内部温度25-28℃，在反应器底部通过鼓风机曝气。
表2是猪场废水经生物反应器处理后细胞干重、COD浓度和TN、NH3-N浓度。经过160h的处理，经生物反应器处理后的猪场废水中斜生栅藻细胞干重约为3000mg/L，废水COD浓度约为2200mg/L，NH3-N浓度为99mg/L。前90h细胞干重线性增长，生长速率μ＝0.80/d，期间最大生长速率μmax＝1.32/d，数值高于自养生长的生长速率。在90h后，COD浓度稍有下降，之后基本保持稳定，这表明了斜生栅藻在碳源充足的情况下同化吸收有机物底物，一部分促进自身的异养生长，另一部分则变成多糖或多磷酸盐等物质储存起来；在碳源不充足的情况下利用这些储存的物质来维持生长。同时，TN的去除取决于NH3-N的去除，表明斜生栅藻在异养生长过程中吸收的氮元素主要为无机氮。COD与NH3-N的去除速率分别为413mg-COD/(g-cell)(day)和44mg-NH3-N/(g-cell)(day)，表现出良好的去除能力。
从表2中可以看到，当反应时间在90h之后，细胞干重、COD、TN及NH3-N浓度基本保持不变，因此我们认为生物反应器的最佳的处理时间为90h。
表2 猪场废水经生物反应器处理后细胞干重、COD浓度和TN、NH3-N浓度
时间(min) 0 20 40 90 110 140
COD(mg/L) 4689 3596 2866 2252 2362 2196
细胞干重(mg/L) 123 566 1692 2800 2699 2868
TN(mg/L) 410 345 246 152 141 139
NH3-N(mg/L) 351 265 186 102 101 99
经生物反应器处理后的猪场废水进入臭氧氧化装置，控制反应温度在13-17℃，臭氧浓度在80-90mg/L，流量1.0L/min，持续60min，测量在10、20、30、40、60min时废水的色度、COD、TN及NH3-N浓度。
表3 猪场废水经臭氧氧化后COD、色度、TN、NH3-N浓度
时间(min) 0 10 20 30 40 60
COD(mg/L) 2233 1489 966 725 522 463
色度(mg Pt-Co/L) 1588 844 426 218 108 79
TN(mg/L) 152 132 133 129 119 123
NH3-N(mg/L) 89 81 79 83 74 75
由表3可知，色度与COD浓度随着氧化时间的推移去除效率逐渐下降，当氧化时间在30min后时，色度及COD浓度下降趋势不显著，趋于稳定；臭氧氧化对TN、NH3-N影响很小，浓度基本不变。当臭氧氧化时间大于30min时，虽然COD浓度会继续降低，但是效果不显著，因此从经济角度考虑，本发明臭氧氧化的最佳停留时间确定为30min。经臭氧氧化后水质为：COD浓度474mg/L，NH3-N浓度74mg/L，色度＜80，达到《污水排入城镇下水道水质标准》要求。
实施例2
实施例2中原水取自某猪场废水，该猪场废水中含有大量的猪内脏、粪便、血液、碎皮肉和油脂等有机物。其进水水质见表2。
表4 猪场废水水质指标
将上述猪场废水通入该处理工艺中，依次通过生物反应器、臭氧氧化反应器。生物反应器中接种培养10-14d的斜生栅藻，控制生物反应器内部温度25-28℃，在反应器底部通过鼓风机曝气。经过90h的处理，COD浓度约为2500mg/L，NH3-N浓度为123mg/L。经生物反应器处理后的猪场废水进入臭氧氧化装置，控制反应温度在13-17℃，臭氧浓度在79-83mg/L，流量控制在1.0L/min，反应30min，反应后COD浓度为460mg/L，NH3-N浓度为80mg/L，出水符合《污水排入城镇下水道水质标准》。
图1是猪场废水在藻类处理、臭氧处理过程中分子量分布堆积柱状图，其中Biopolymers(＞20,000Da)，humic-like substances(1200-500Da)，Building blocks(500-350Da)，Low MW acids(＜350Da)，Low MW neutrals(＜350Da)。由图可知经前处理后的猪场废水主要是Low MW(小分子物质)，主要包括小分子酸(40％)和小分子中性物质(25％)，同时也含有大量腐殖酸。由图可知，在微藻处理后大部分小分子酸和小分子中性物质被斜生栅藻摄取，而到臭氧氧化60min时小分子酸突然增多，可能是因为腐殖酸被臭氧分解。腐殖酸难以被微藻利用，当臭氧氧化开始10min后浓度开始下降，原因是矿化作用和低分子化作用。现阶段普遍认为高浓度的腐殖酸是废水色度高的主要原因，因此臭氧氧化是废水脱色的核心。图2是臭氧氧化后废水的BOD5/COD，可以看到经过30min的臭氧氧化，BOD5/COD由0.08提高到0.32，可生化大大提高。
实施案例1中臭氧氧化的COD及NH3-N的去除率分别为75％、69％；实施案例2中臭氧氧化的去除率分别为80％、70％。
通过以上分析可以发现，本发明“斜生栅藻-臭氧氧化”工艺对高COD、高色度、高盐度，富含NH3-N的猪场废水处理效果较好，并且培养出的斜生栅藻具有耐高盐的优点。在斜生栅藻处理阶段中，单一反应器即能去除COD和NH3-N，并且通过异养生长方式吸收废水中溶解性有机物，摄取COD与营养元素速度更快；臭氧是现阶段最常见的脱色物质，猪场废水经臭氧化处理后腐殖酸被氧化降解，大分子有机物开环转化为小分子酸或小分子中性物质，色度降低，提高了水质的可生化性，利于后续生物法深度处理。两个阶段分工明确，各司其职，有效去除猪场废水中的COD、NH3-N和色度。从经济角度分析，微藻处理中用曝气方式代替CO2+光照，大大降低了运行成本。综上所述，本发明针对高盐、高COD、高色度的猪场废水，具有良好的去除污染物的能力，出水符合《污水排入城镇下水道水质标准》，其优点是工艺简单，运行费用较低，操作简便。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，这些引伸出的变化或变动也处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种猪场废水的一级处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：将经过前处理的猪场废水首先流经生物反应器处理，然后经生物反应器处理后的出水流入臭氧氧化反应器进行氧化反应，其中，在生物反应器中接种培养后的斜生栅藻，同时在生物反应器底部开口曝气，使斜生栅藻异养生长。
2.根据权利要求1所述的猪场废水的一级处理工艺，其特征在于，所述斜生栅藻的种名为Scenedesmus obliquus.，购自于中国科学院淡水藻种库，保藏编号为FACHB-14，培养完成的斜生栅藻经离心分离后接种于生物反应器中处理前处理好的猪场废水。
3.根据权利要求1或2所述的猪场废水的一级处理工艺，其特征在于，所述斜生栅藻的培养条件为：将斜生栅藻接种于BG-11培养基中培养，并放入光照培养箱中进行光照培养。
4.根据权利要求3所述的猪场废水的一级处理工艺，其特征在于，光照培养条件为：光照强度7000-9000lux，CO2浓度为5-10％(v/v)，培养温度为25-28℃，培养时间为10-14d。
5.根据权利要求1所述的猪场废水的一级处理工艺，其特征在于，所述生物反应器为直立圆柱形，上端进水下端出水，底部开口曝气，反应温度23-25℃，停留时间7-9d。
6.根据权利要求1所述的猪场废水的一级处理工艺，其特征在于，臭氧氧化反应器中的氧化反应的条件为：反应温度15～18℃，臭氧浓度为80-90mg/L，流量为1L/min，停留时间30～35min。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112812970A (zh) * 2021-03-19 2021-05-18 上饶师范学院 一种纳米二氧化钛强化微藻利用猪场沼液中腐殖酸的方法
CN114044576A (zh) * 2021-12-01 2022-02-15 北京林业大学 一种栅藻附着培养净化养猪废水的方法
CN114105307A (zh) * 2021-10-21 2022-03-01 太原理工大学 一种利用活异养微藻去除废水中Cr6+的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101327997A (zh) * 2008-07-24 2008-12-24 中山大学 水产养殖污水的综合处理方法
CN107265725A (zh) * 2017-08-18 2017-10-20 上海海洋大学 一种用于微藻养殖的猪场污水的臭氧处理方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101327997A (zh) * 2008-07-24 2008-12-24 中山大学 水产养殖污水的综合处理方法
CN107265725A (zh) * 2017-08-18 2017-10-20 上海海洋大学 一种用于微藻养殖的猪场污水的臭氧处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HYUN-CHUL KIMA 等: "Treating high-strength saline piggery wastewater using the heterotrophic cultivation of Acutodesmus obliquus", 《BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
周芷薇 等: "一株高产淀粉绿藻――标志链带藻在废水中的培养及对氮磷的去除", 《植物科学学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112812970A (zh) * 2021-03-19 2021-05-18 上饶师范学院 一种纳米二氧化钛强化微藻利用猪场沼液中腐殖酸的方法
CN114105307A (zh) * 2021-10-21 2022-03-01 太原理工大学 一种利用活异养微藻去除废水中Cr6+的方法
CN114105307B (zh) * 2021-10-21 2024-01-23 太原理工大学 一种利用活异养微藻去除废水中Cr6+的方法
CN114044576A (zh) * 2021-12-01 2022-02-15 北京林业大学 一种栅藻附着培养净化养猪废水的方法

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