用曝气吹脱法去除牛场沼液污染物　

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1、用曝气吹脱法去除牛场沼液污染物　随着人们对畜禽产品需求的持续增长，规模化养殖业得到了大力发展，与此同时，畜禽粪污量也急剧增多。据统计，截至2010年，中国畜禽粪便产生量约22.35亿t，其中，牛类粪便产生量最多，约9.82亿t，占总量的44%。根据我国《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》，粪污处理有3种基本工艺模式，工艺主体均为利用厌氧技术发酵产生沼气，只是模式1、2将发酵底物沼液用于土地消纳或施肥，而模式3利用好氧生物技术对沼液进行深化处理，最终达标排放或用于农田灌溉。目前，土地消纳及施肥因占地广、肥效低、运费高等问题在我国无法

2、广泛实施，深化处理后达标排放具有良好的前景，但因沼液中氨氮浓度高、碳氮比失调的问题，生化处理往往效果不佳。因此，寻求切实有效的方法去除沼液中污染物，尤其氨氮污染物，是十分必要的。　　近年来，氨吹脱技术在污水脱氮处理方面已得到广泛应用，如皮革废水、尿素废水、石油污染地下水、垃圾渗滤液等，但将氨吹脱技术用于牛场沼液脱氮方面的研究还较少。Bonmati等通过实验证明，由于沼液中氨氮浓度高，厌氧发酵余热，沼液pH值较高等自身优势，沼液适用于氨吹脱工艺。曝气吹脱是以吹脱池的形式，向静置沼液中持续曝气令氨气逸出达到脱氮的效果，它无需构筑物、

3、简单易行，且同时对沼液充氧，利于沼液的后续生化处理。本研究以牛粪发酵物沼液为实验对象，设计装置对其进行曝气吹脱实验研究，考察温度、曝气量、初始pH等因素对氨氮去除效果的影响，并探讨了投加Ca(OH)2及曝气吹脱对COD、TP浓度的影响，旨在探究曝气吹脱法用于沼液污染物去除的最优条件，为沼液净化处理提供依据和参考。　　1材料与方法　　1.1实验材料　　实验所用沼液取自重庆市巴南区某奶牛养殖场，该场养殖规模较大，牛粪采用中温发酵，并参照模式Ⅲ做沼液处理。沼气工程运行良好，沼液较具代表性。污染物指标中，pH约7.66，TP和COD浓度

4、分别为126.15mg/L和7035mg/L，总氮浓度有波动，为569.7～754.3mg/L，其中，氨氮浓度为416.0～520.3mg/L，沼液氮浓度较高，且约70%以NH+4-N形式存在，较适宜吹脱脱氮处理。1.2实验设计与分析方法沼液吹脱前，根据所需pH值(8、8.5、9、9.5、10、10.5、11)向一定量沼液中投加Ca(OH)2固体，拌匀静置后取上清液测定pH及各成分浓度变化，重点考察不同剂量Ca(OH)2对TP、COD去除的影响。取上清液用于曝气吹脱。沼液中的氮大多以NH+4形式存在，NH+4在液相中存在电离平衡

5、:NH+4+OH-NH3+H2O(1)该平衡在碱性条件下发生，且为吸热反应，升温及提高pH均能促进平衡右移，增加沼液中氨分子的比例，促进氨氮吹脱去除。另一方面，曝气能提供吹脱动力，也是影响吹脱的重要因素。因此，本实验依次考察温度、曝气量(用曝气总量与沼液体积量之比L空气/L沼液表示)、初始pH对吹脱除氨效果的影响。在此基础上得出沼液吹脱脱氮的最优条件。沼液COD采用HACHCODReactorModelDRB200快速测定法测定，pH值采用PHS-3CpH计检测，其余指标如NH+4-N、TN、TP浓度均按照国标法进行检测。实验

6、中用氨氮去除率衡量氨氮去除效果，氨氮去除率计算式如下:η=(C0一C1)/C0(2)式中:C0为反应前的初始氨氮浓度，mg/L;C1为反应后的剩余氨氮浓度，mg/L。　　2结果与讨论　　2.1影响氨氮去除效果的因素分析　　2.1.1温度对沼液氨氮去除效果的影响　　在实际应用中，温度过高不仅会增加沼液处理的能耗投入，而且高热量的沼液进入生化处理阶段不利于微生物生长，直接排入水体又易造成热污染问题，因此，实验选取3个具代表性的自然气温(20、30和40℃)研究温度对氨氮去除效果的影响。结果表明，相同pH(8.21)的沼液曝气

7、1000min(曝气量4000)后，20℃下的氨氮去除率为38.3%，30℃和40℃下氨氮去除率相近，分别为77.5%和83.0%，约20℃下的2倍。从曲线整体趋势来看，30℃曲线较高于20℃曲线，但与40℃曲线之间高差较小，氨氮去除率仅提高5.5%。这表明，提高温度能有效促进氨氮去除效果，但到30℃以上促进效果不再显著。隋倩雯等通过实验发现猪场沼液温度从30℃提高至50℃，氨氮去除率提高7.69%。金要勇等也发现，当温度由30℃升高到35℃时，氨氮去除率仅提高了1.1个百分点。这些结果同样证实了30℃以上温度再难有效提高氨氮去

8、除率。由此可推断，30℃为最优温度。　　2.1.2曝气量对沼液氨氮去除效果的影响　　结果所示，随着曝气量的增加，3个温度下的沼液氨氮去除率均呈现上升趋势，但到4000以后增幅明显减缓，分别向一水平值靠拢。由此不难得出:曝气量越大，氨氮去除效果越好，但存在最优值，