猪场废水灌溉农田土壤重金属污染及风险评价

为了了解因灌溉猪场废水引起重金属积累的潜在生态风险影响,采集了河北省京安猪场区域农田清灌区和灌溉8年猪场废水污灌区的耕层(0～20cm)共52个土壤样品,并测定了样品中Zn、Cu、Cd、Cr、Pb和As含量。根据背景资料和主成分分析判断重金属污染来源,并应用地积累指数和Hakanson潜在生态风险评价指数进行重金属污染及潜在生态风险评价分析。结果表明,研究区Zn、Cu和As的污染源主要为猪场废水,Pb污染源主要为化肥,而Cd和Cr主要来源于土壤母质,研究区农田土壤重金属为轻微或中等程度污染,潜在生态风险指数RI为低值。     

猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联反应器的启动

采用鼓泡反应器研究猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联反应器的启动,比较了启动过程中不接种污泥、接种厌氧污泥及接种好氧污泥对启动时间及效能的影响.结果表明,接种好氧污泥的反应器在第32d时氮硫同步去除率达到60%以上;不接种污泥的反应器氮硫同步去除率达到60%需要36d;而接种厌氧污泥的反应器则需要50d.成功启动后,在温度为30～32℃、空塔停留时间为9.75min、水力停留时间为4.78d、沼气中H2S浓度为1.70 8·m-3左右及进水NOx-N浓度为109 mg·L-1的条件下,不接种污泥反应器,接种厌氧污泥反应器和接种好氧污泥反应器的NOx-N去除率分别97%、91%、99%,硫化氢的去除率分别稳定在82%、78%和86%左右.接种好氧污泥的反应器硫化氢去除率最高可达92.3%.运行稳定后,3个反应器均可实现按相对固定的比例同时去除硫和氮,废水脱氮与沼气脱硫得到了很好耦联,在1个反应器中可以同时实现废水脱氮与沼气脱硫.     

规模化猪场养殖废水UASB-SFSBR-MAP处理工艺中试研究

针对规模化猪场养殖废水常规厌氧-好氧组合处理工艺及SBR处理工艺脱氮效率低、运行费用高、养分流失大等技术难题,提出了养殖废水"UASB-SFSBR(分步进水序批式反应器)-MAP(磷酸铵镁结晶)"处理工艺,并开展了中试工程研究.结果表明,UASB-SFSBR-MAP处理工艺对COD、NH4+-N和TP的去除率分别达到95.1%、92.7%和88.8%,MAP氮磷回收率达23.9%和83.8%.工艺出水水质COD≤135 mg·L-1、TN<116 mg·L-1、NH4+-N<43 mg·L-1、TP≤7.3 mg·L-1、SS≤50mg·L-1,各项指标优于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596-2001).该处理工艺稳定可靠,生物脱氮过程保持系统碳源碱度自平衡,实现碳氮磷高效处理和回收,处理费用与传统厌氧-好氧处理工艺相当.因此,UASB-SFSBR-MAP组合处理工艺具有较高的推广应用价值,适合我国规模化猪场养殖废水的达标处理.     

双圆筒型微生物燃料电池处理有机废水的应用

文章研究设计了一个无介体的双筒型微生物燃料电池,并利用该电池对猪场模拟废水和实际废水进行处理。文章较为系统地研究了DCMFC的启动特性,并对该过程中COD处理效率和产电能力等各项指标进行了评估与分析。结果表明,DCMFC处理模拟猪场废水和实际废水均能得到较好的效果,COD处理效率分别达77.83%和73.26%,库仑回收率分别达18.89%和21.49%,电池效率分别达39.84%和53.36%,输出功率分别达3.58 mW(143.2 mW/m)2和4.36 mW(174.4 mW/m)2,并获得了30Ω左右的较小内阻值。猪场模拟废水的底物COD去除率和COD浓度随时间变化的规律可以用ExpDec1模型来进行描述,拟合相关系数分别达0.993 28和0.976 56。同样实际猪场废水的底物COD去除率和COD浓度随时间变化的规律也可以用ExpDec1模型来进行描述,拟合相关系数分别达0.996 83和0.997 82。对DCMFC进行极化曲线测试中,该装置可获得最大输出功率3.8 mW(PA=152 mW/m2,I=9.75 mA),拟合开路电压E=704.67 mV,内阻Ri=31.91Ω。。     

猪场废水灌溉对地下水中氮素的影响

应用猪场废水处理工程中产出的厌氧水不同灌溉量和3个处理阶段V（出水）∶V（地下水）=1∶5混合对冬小麦-夏玉米轮作系统连续进行3年小区灌溉试验,地下水中总氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮等指标的监测结果表明：（1）厌氧水不同灌溉量条件下地下水中4种氮素含量总体呈现高量厌氧水（Ha）〉中量厌氧水（Ma）〉低量厌氧水（La）的变化趋势;（2）混水灌溉处理地下水中4种氮素含量均呈V（原水）∶V（地下水）=1∶5混合（Tog）〉V（厌氧水）∶V（地下水）=1∶5混合（Tag）〉V（仿生态塘水）∶V（地下水）=1∶5混合（Teg）的变化趋势。文章的研究能够为制定合理的猪场灌溉制度提供数据支撑。     

能源微藻Chlorella vulgaris培养响应面优化及CO2联合沼液低成本培养的可行性

为了提高能源微藻Chlorella vulgaris的固碳产油性能和进一步降低其培养过程培养成本,本研究在单因素结果的基础上,通过响应面法对其进行了优化;并在优化后的条件下,探讨了采用15% CO₂联合沼液替代传统培养基BG-11培养Chlorella vulgaris的可行性.结果表明,通气速率、光照强度、温度过高或过低都不利于小球藻生长、固碳和产油.响应面优化后得出当通气速率为0.075 m³?m^-3·min^-1、温度为28.5 ℃、光照强度为4950 lx时,小球藻的固碳和产油效果最佳,其生物质产率、平均固碳速率和油脂产率分别为0.20 、0.367g·L^-1·d^-1和56.8 mg·L^-1·d^-1.利用50%沼液联合15% CO₂培养Chlorella vulgaris时,其平均固碳速率、油脂产率分别为0.3304 g·L^-1·d^-1和42.81 mg·L^-1·d^-1,此时沼液中氨氮、总磷、COD的利用率分别能够达到55.48%、41.95%和81.63%,沼液可有效替代BG-11培养基,可大幅度降低培养成本,实现废水和CO₂的资源化.     

青霉素菌渣厌氧发酵沼液对红三叶种子萌发及幼苗生长的影响

为解决青霉素菌渣厌氧发酵沼液的综合利用问题,采用浸种实验和盆栽实验探究了不同稀释倍数的沼液对红三叶种子萌发及植株生长的影响。结果表明,沼液原液对红三叶种子萌发及植株生长均有显著且不可逆的抑制作用,适当稀释后可以显著促进红三叶种子萌发及植株生长。综合考虑浸种实验与盆栽实验结果,沼液的最适稀释倍数应为10。该研究可为抗生素菌渣厌氧发酵沼液的合理利用提供技术支撑,也为进一步研制商品化沼渣沼液肥提供了基础数据。     

钙型天然斜发沸石去除猪场废水中营养物的实验研究

以钙型天然斜发沸石为实验材料,研究反应时间、沸石投加量、pH值、有机物浓度等因素对去除实际猪场废水中氨氮、磷和COD效果的影响。研究表明,钙型天然斜发沸石对实际猪场废水的处理效果良好,在沸石投加量为250 g/L、pH值为8.0～9.0、反应时间为24 h的条件下,钙型天然斜发沸石对氨氮、磷和COD的去除率分别达到96%、97%和84%。pH值对钙型天然斜发沸石氨氮去除效果影响不大,但对磷和COD的去除效果影响较显著;当pH值由6.0升高至7.0时,磷的去除率由63%迅速升高至93%,pH值为8.0以上时,去除率接近95%;随pH值的升高,COD的去除率先升高后降低,在pH值为8.0时,去除率达到最大,为84%。废水COD浓度对氨氮去除率的影响基本可忽略,但对磷的去除有轻微的抑制作用。采用固定滤柱过滤时,水力负荷控制在375 mL/h以下,氨氮、磷和COD的去除效果较好。     

HN-AD菌生物强化接触氧化工艺处理猪场沼液

针对养猪废水采用传统工艺经厌氧发酵处理后,形成高氨氮低碳氮比沼液,导致脱氮效果差、工艺流程复杂、启动周期较长等问题.本研究以异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌为生物强化剂,以PAN活性炭纤维作为填料的生物接触氧化池(BCO)为生物膜反应器,形成生物强化BCO工艺处理猪场沼液.前期污泥驯化阶段发现,NH_4~+-N浓度高于500 mg·L~(-1)时,污染物去除率明显降低,经HN-AD菌剂生物强化后,耐受NH_4~+-N浓度可高于600 mg·L~(-1)且能保持污染物的高效去除.采用HN-AD生物强化的BCO工艺处理真实猪场沼液,对NH4+-N、TN和COD的平均去除率分别为86. 9%、70. 5%和74. 4%,分别高于传统处理工艺的57. 6%、50. 3%和50. 0%,出水浓度均低于相关污染物排放标准.采用高通量测序技术研究了功能菌富集过程中微生物群落结构的变化规律,结果表明,生物膜内属于HN-AD菌的优势菌由Alcaligenes这一种菌属增加为生物强化后的Diaphorobacter、Acinetobacter和Thauera等多种菌属,且Acinetobacter菌属的相对丰度明显高于接种菌剂.扫描电子显微镜结果也进一步证实了生物强化的存在,紧密附着在填料上的生物膜层表面富集了以杆状和球状为主的HN-AD功能菌.     

生物沥浸对牛粪沼液脱水性能的影响研究

采用嗜酸性硫杆菌,通过摇瓶试验研究了不同硫杆菌及其复合生物沥浸对含固率为3.4%的沼液脱水性能的影响.设置了如下5个处理：①原始沼液（作对照）;②4 g.L-1 Fe2＋（不接菌）;③2 g.L-1S0＋25 mL A.t;④4 g.L-1Fe2＋＋25 mL A.f;⑤2g.L-1 S0＋4 g.L-1 Fe2＋＋12.5 mL A.t＋12.5 mL A.f.考察了不同的处理生物沥浸过程中的pH、Fe2＋、Fe3＋、总Fe、比阻、毛细吸水时间（CST）、沉降性能及沉降12 h后上清的浊度等的变化.结果表明,原始沼液＋Fe2＋、原始沼液＋Fe2＋＋A.f和原始沼液＋Fe2＋＋S0＋A.f＋A.t这3个处理沼液的比阻和CST都得到了不同程度的降低,综合沼液的脱水性能、沉降性能以及沉降12 h后的上清液浊度,结合经济成本分析,建议选择原始沼液＋Fe2＋＋A.f作为沼液生物沥浸处理比较合理.生物沥浸后沼饼中的有机质、N、P、K的含量分别降低了1.14%、0.09%、0.05%、0.1%,不影响肥效,对沼饼中的重金属Cu、Zn的去除率分别为63.2%和91.3%,同时对沼液中的总大肠杆菌的杀灭率超过了99%.可见,生物沥浸技术为沼液的资源化利用提供了一个全新的途径.