浅析集约化畜禽养殖废水处理模式

针对集约化畜禽养殖废水的水质特点,阐述了三种主要废水处理模式及适用范围,分析了它们在实际应用中存在的问题并提出了建议。     

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(Proteobacteria, 13.34%)、浮霉菌门(Planctomycetes, 9.26%)是沼液替换成功时污泥中的优势菌门;主要优势脱氮菌属Nitrosomonas的相对丰度由启动前1.55%增加到1.98%;两类具有厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能菌Candidatus_Brocadia和Candidatus_Kuenenia的相对丰度分别从启动前0.01%和未检出(0.01%)增加到4.66%和4.18%;Denitratisoma作为主要的反硝化菌,丰度由启动前未检出(0.01%)增加到2.06%.qPCR结果表明,与接种污泥相比,沼液替换成功后AOB、ANAMMOX菌和反硝化菌的含量均有明显增加.将SNAD工艺用于实际猪场沼液处理,可实现高效稳定脱氮,节约后续处理成本.     

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.     

小球藻在沼液中的油脂累积及净化效应

以小球藻为材料,浓度分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%的沼液作为培养基,研究沼液对小球藻生长和油脂积累的影响,以及小球藻对沼液中氮、磷和重金属铜(Cu~(2+))、锌(Zn~(2+))、镉(Cd~(2+))的去除作用。结果表明:小球藻的相对生长密度与沼液浓度呈负相关,小球藻油脂含量为17. 28%～32. 89%,其主要脂肪酸为C16和C18脂肪酸。小球藻TN去除率为39. 85%～73. 24%,TP去除率为86. 07%～93. 93%,Cu~(2+)去除率为17. 97%～36. 98%,Zn~(2+)去除率为12. 00%～44. 01%,Cd~(2+)去除率为32. 23%～78. 57%。在利用小球藻处理沼液时,可降低沼液中氮、磷及重金属含量,沼液浓度可影响小球藻的相对生长密度和油脂含量。结果表明,在沼液浓度为30%时小球藻对沼液的净化效果最好。     

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%.     

沼液安全利用的总量匹配研究——以光泽县山头村沼液浇灌稻田为例

为光泽县实施沼液安全利用的可行性提供科学支撑,在光泽县山头村开展10组不同沼液灌溉水稻的方式,观测稻谷产量、品质、氮素利用率等指标。结果表明:沼液与化肥合理搭配,能够提升水稻产量和稻米品质,不同处理稻米重金属含量均符合食品中重金属限量标准。综合稻谷产量和沼液消纳等因素考虑,试验宜选用基肥50%化肥+100%沼液分蘖肥配施100%沼液处理的方案为最佳,该方案稻田沼液消纳能力为(纯氮)153 kg/hm^(2)。据此测算光泽县适宜沼液浇灌的稻田承载力为该县生猪达产养殖负荷的136.8%。     

沼液中溶解游离氨基酸的测定——柱前衍生-反相高效液相色谱法

针对沼液特点开发pH值调节（pH 10.2）旋蒸浓缩（去除氨氮和挥发性生物胺）联合3K Millipore超滤离心分离的预处理方法.并以邻苯二甲醛（OPA）和氯甲酸芴甲酯（FMOC-Cl）为柱前衍生化试剂,结合反向高效液相色谱和荧光检测分析,对沼液中溶解游离氨基酸（DFAA）进行了定性和定量考察.该方法保证了各氨基酸在一定浓度范围内呈现良好的线性关系（R²均大于0.99）,标准样品中所选用的24种氨基酸,除谷氨酸回收率为70.5%外,其它氨基酸回收率为89%～115%,相对标准偏差为1.1%～5.0%.用所建立的方法对样品中溶解游离氨基酸的测定结果为：原料即剩余污泥中的溶解游离氨基酸量为2.0mol/L,5%和20%含固率反应器的沼液中的溶解游离氨基酸量分别为0.04mol/L和1.94mol/L,且种类不同,初步表明了不同厌氧消化反应系统中氨基酸的利用和产生机制的差异.     

沼液全量回流对农业废弃物沼气发酵的影响

为从源头实现沼液减量化,采用半连续进料方式,研究沼液全量回流用于农业废弃物沼气发酵的可行性.结果表明:纯秸秆沼气发酵过程中发酵液pH值、EC持续增加,总氮(TN)持续降低(第132d时仅为110mg/L),总挥发性脂肪酸(TVFAs)在94d后逐渐积累,日产气量逐渐下降,第104d时仅为产气稳定期时的50%,补氮后产气快速恢复,较补氮前大幅提高了1.5倍;与纯秸秆发酵相比,以秸秆猪粪混合物发酵避免了发酵过程中氮不足的问题,系统稳定性明显增强,且日产气量长期保持稳定,在沼液回流105d后TN和TVFAs有积累趋势,但对产气尚未表现出抑制.综上所述,在多元物料沼气发酵系统中进行沼液全量回流总体可行,但需关注铵氮和TVFAs累积问题.     

餐厨垃圾沼液综合利用项目环境影响评价技术要点分析

本文主要研究餐厨垃圾沼液综合利用项目环境影响评价过程中的技术问题,针对沼液综合利用过程中主要的环境污染问题,明确提出具体有效的污染防治等环境保护措施,为同类项目污染防范提供参考借鉴。     

沼液还田下不同种植模式的重金属风险评价及安全消纳量分析

为探讨沼液中重金属对土壤质量、农林作物安全生产的影响,评价施用沼液对土壤环境与农林作物污染的风险,以及提出不同种植模式的沼液适宜用量,在广西壮族自治区主要生猪养殖区,选择蔬菜、果树、牧草、用材林等不同类型的耕地13个,采集0-20cm和20-40cm土层土壤样品以及部分植物的根系、茎秆、叶片、果实等,测定上述样品的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等元素的含量,分析和评价土壤、农林作物的污染状况。结果显示：13个样点中,0-20 cm和20-40 cm土壤的Cu、Zn污染样点比例相同,分别为46.2%和38.5%,高于Pb、Cd、Cr;0-20、20-40 cm土壤的Cu、Zn污染指数,以及0-20 cm土壤内梅罗综合污染指数与沼液浇灌总量呈显著正相关,而与年均浇灌量相关性不显著;耕地土壤5种元素的沼液消纳容量大小为Cr>Pb>Zn>Cu>Cd。9个可供食用的植物样点中,Pb含量超标的样点数最多,其次是Cr,占比分别为66.7%和44.4%;内梅罗综合污染指数处于污染的样点比例为88.9%。杂交象草（(Pennisetumamericanum×P.purpureum)...