连续流SNAD工艺处理猪场沼液启动过程中微生物种群演变及脱氮性能

为了实现合建式连续流同步部分亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化SNAD(simultaneous partial nitrification,ANAMMOX,and denitrification)工艺处理实际猪场沼液,保持温度为(30±1)℃,控制溶解氧(DO)为(0.4±0.1)mg·L^-1,首先通过逐步提高模拟进水氨氮浓度来实现SNAD工艺的启动,然后实现SNAD工艺处理实际猪场沼液的稳定运行.同时,采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对反应器启动前后及沼液替换成功时关键生物种群进行分析.结果表明,150 d左右可实现SNAD工艺的启动, 298 d完成实际沼液的替换,其出水(NO^-₃-N+NO^-₂-N)/ΔNH⁺₄-N小于0.11,对NH⁺₄-N和TN的平均去除率为63.26%和55.71%.高通量测序结果表明,绿弯菌门(Chloroflexi,相对丰度50.78%)、变形菌门(P...     

顶空-气相色谱法测定沼液中总挥发性有机物

建立了顶空-气相色谱法分析沼液中总挥发性有机物,优化了前处理条件和色谱条件.实验测定沼液中总挥发性有机物的最佳条件为:顶空气相条件,顶空瓶中气相液相比为1∶1,即加入10 ml沼液,盐析剂NaCl2.0g,平衡温度为50℃,平衡时间为10 min.气相色谱条件,应用氢火焰离子化检测器(FID),选择DB-MTBE石英毛细管色谱柱,柱箱温度在80C,载气流量为2.0ml/min;氢气流量为40.0 ml/min;空气流量为450 ml/min;进样口温度100℃;检测器温度为250℃,采用不分流进样.本法测定沼液中挥发性有机物加标回收率为94.1％ ～ 102.5％,其相对标准偏差为1.09％～6.26％.此方法操作简单,高效、准确的测定出实际沼液中挥发性混合有机物,其色谱峰非常稳定,峰面积的大小直接反应出沼液中含有总挥发性有机物的量.     

微波-Fenton对沼液中抗生素和激素的高级氧化

采用微波强化Fenton氧化处理系统,研究H2O2浓度、Fe2+浓度、初始pH、微波辐射时间和微波辐射功率对沼液中喹乙醇、土霉素、四环素及金霉素降解效果的影响.结果发现,采用微波强化Fenton氧化降解沼液中抗生素与激素的最优条件是:H2O2浓度为40 mg/L、Fe2+浓度为12 mg/L、初始pH为4、微波辐射时间为2 min、微波辐射功率为中火(445W),沼液中喹乙醇、土霉素、四环素、金霉素和COD的去除率分别达到67％、93％、91％、88％和46％.在水浴条件下,与单独微波辐射和单独Fenton相比,微波强化Fenton氧化有明显的优越性.     

微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-反硝化组合工艺处理餐厨沼液

针对餐厨沼液高氨氮、低C/N的特点,采用“微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-BioClens反硝化”工艺,进行了餐厨沼液脱氮除碳的小试研究。经150 d的运行优化,系统稳定后该工艺的耗氧有机物 (以COD计) 、TN平均去除率分别达到81.3%和81.8%。微氧曝气单元为厌氧氨氧化单元消除餐厨沼液中有机物的影响并保留NH₄⁺-N,其耗氧有机物 (以COD计) 及NH₄⁺-N去除率分别为81.6%和13.7%,为厌氧氨氧化稳定运行提供保障。厌氧氨氧化单元是NH₄⁺-N的主要去除单元,稳定后运行后总氮去除负荷为0.480 kg·(m³·d)⁻¹;BioClens反硝化单元对前两段工艺中产生的NO₃⁻-N进行反硝化深度去除,在以乙酸钠为碳源,包埋固定化填料填充比为5%、C/N=3的情况下,其平均NO₃⁻-N去除率达90%。该工艺实现了对餐厨沼液经济高效处理,具有应用潜力。

     

猪粪沼液的磁混凝预处理工艺优化及评估

以高悬浮物、高氮磷与高有机物的猪粪沼液为研究对象,采用磁混凝进行预处理,以浊度去除率为主要考察指标,结合单因素实验和正交实验,优化磁混凝工艺参数,并简要分析磁混凝机制及评估其作为沼液资源化利用的预处理工艺的效能。研究结果表明,优化的磁混凝条件是PAC 、PAM、磁种的投加量分别为5 g·L-1、120 mg·L-1、3 g·L-1,转速为250 r·min-1。经磁混凝处理后,猪粪沼液的浊度、SS、COD、TP与PO43--P浓度降为2 235 NTU、3.84 g·L-1、10 302 mg·L-1、133 mg·L-1和62.58 mg·L-1,去除率分别为92.90%、84.42%、70.63%、91.90%和50.3%。同时,磁混凝对氨氮与K的去除率较低,分别为6.49%和16.12%,浓度分别为4 072.5 mg·L-1和4 176 mg·L-1,利于后续的沼液资源化利用。磁种加载后在混凝过程中被絮体包裹,形成密实的磁絮体,显著提高了沉降性能,沉降时间由传统混凝的25 min降为5 min,同时污泥量显著减少。综上,磁混凝可高效削减沼液的悬浮物,且保留氮与钾等营养物质,促进沼液资源化利用。     

臭氧氧化处理养猪场厌氧沼液

实验在MAP沉淀处理的基础上,采用臭氧氧化技术对养猪场厌氧沼液进行处理。研究了氧化过程中臭氧的投加量、反应时间对沼液pH、COD和UV254的去除效果、沼液可生化性、氮形态转化的影响。结果表明,在臭氧氧化过程中,随着反应时间的延长,沼液pH呈逐渐下降的趋势。在臭氧投加量为6 mg/L、反应时间为40 min时,COD和UV254去除率达到最大,分别为21.7%和60%。此外,臭氧氧化能把BOD5/COD的比值从0.24提高为0.41,有效提高了沼液的可生化性。在臭氧投加量为6 mg/L、反应时间为2 h时,TN的浓度基本维持在370~410 mg/L之间,氨氮浓度随时间呈现先升高后降低的变化趋势,且最终维持在132.7 mg/L,然而,硝态氮浓度反而升高了近一倍,由此可见,臭氧氧化不能完全脱氮,只能使氮从一种形态转化为另一种形态。     

CANON工艺处理猪场沼液的启动及微生物种群结构分析

在连续流合建式反应器内接种普通活性污泥,以实际猪场沼液作为进水,保持温度为(30±1)℃,控制低溶解氧(DO浓度为(0.5±0.1)mg·L~(-1)),通过分阶段提高氨氮浓度的方式启动CANON(Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺,同时采用高通量测序技术对反应器启动前后的微生物种群结构进行分析.结果表明,反应器可在210 d实现成功启动CANON工艺,启动成功后,当猪场沼液进水氨氮浓度为450 mg·L~(-1)时,氨氮和总氮的去除率分别达到69.8%和61.1%;出水(NO_3~--N+NO_2~--N)/ΔNH_4~+接近0.11.同时,CANON工艺启动成功后,微生物种群结构发生了很大的变化:其优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(36.16%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(14.22%)、浮霉菌门(Planctomycetes)(11.07%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(10.41%)和绿菌门(Chlorobi)(12.82%);与脱氮功能相关的菌属为Candidatus_Brocadia (ANAMMOX菌)、Nitrosomonas(AOB菌)、Comamonadaceae(反硝化菌)和Xanthomonadaceae(反硝化菌)等.     

畜禽粪便沼液絮凝预处理及MAP法磷回收技术

分别选用无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)、硫酸铁〔Fe₂(SO₄)₃〕,有机絮凝剂非离子聚丙烯酰胺（PAM）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）对畜禽粪便沼液进行预处理,考察各物质投加量对悬浮物（SS）的去除效果。结果表明,CPAM对SS的去除效果最好,当沼液中的SS浓度为13 500 mg/L时,投加1.02 g/L（210 mL）的CPAM絮凝后,沼液中的SS浓度降为148 mg/L,SS去除率达98.9%。对絮凝后的水样(PO₄^3--P浓度为35 mg/L左右)进行磷酸铵镁（MAP）结晶处理,结果发现,当Mg与P摩尔比为1:1时,pH为9.5时PO₄^3--P去除率最高;而当Mg与P摩尔比为1.5~2:1时,pH为10.0时PO₄^3--P去除率最高。扫描电镜（SEM）和X-射线衍射(XRD)分析表明,结晶产物为MAP。     

微藻混合培养强化餐厨沼液处理效果及机制

利用微藻混合培养处理餐厨垃圾消化沼液具有高效固碳脱氮的优势,然而存在优选混合培养比和协同强化作用机制不明的问题.对比分析了普通小球藻(Chlorella vulgaris)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和雨生红球藻(Haematococcus pluvislis)在单一和混合培养模式下的微藻生长...     

沼液SBR处理出水养殖螺旋藻

养猪沼液氮磷等营养物质丰富,可作为廉价的螺旋藻培养基,但其成分复杂,尤其是高氨氮等因素严重抑制螺旋藻的生长.采用序批式生物反应器(sequencing batch reactor,SBR)降低沼液中的氨氮浓度,通过改变进水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)与总氮(total nitrogen,TN)的比值,研究了沼液中的亚硝态氮及硝态氮的保留情况,为螺旋藻生长提供氮源.通过对比螺旋藻在不同工况出水中的生长情况,以及氮元素的保留情况,筛选出最佳SBR工况.摇瓶试验结果表明,当进水COD/TN=3.0,出水中氨氮、硝态氮、亚硝态氮浓度分别为51.2、91.6、213.1 mg·L~(-1),此时螺旋藻具有较快生长速率,产率达到0.084 g·(L·d)~(-1).在此基础之上,通过放大螺旋藻培养规模至120L,研究了螺旋藻在室外大棚中的生长情况及螺旋藻对沼液中氮、磷元素的去除,结果表明螺旋藻在室外依然生长良好,培养10 d后,产率为(0.075±0.003)g·(L·d)~(-1),螺旋藻蛋白含量达到60%左右,养殖出水中氨氮去除率达到99%.