土壤—木片生物滤池处理低cn比养猪废水的效能与机制

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1、博士学位论文土壤-木片生物滤池处理低C/N比养猪废水的效能与机制EFFICIENCYANDMECHANISMOFASOIL-WOODBIOFILTERFORTREATINGPIGGERYWASTEWATERWITHLOWC/NRATIO赵博玮哈尔滨工业大学2015年8月国内图书分类号：TU992.3学校代码：10213国际图书分类号：628.3密级：公开工学博士学位论文土壤-木片生物滤池处理低C/N比养猪废水的效能与机制博士研究生：赵博玮导师：李建政申请学位：工学博士学科：环境科学与工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2

2、015年8月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU992.3U.D.C:628.3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringEFFICIENCYANDMECHANISMOFASOIL-WOODBIOFILTERFORTREATINGPIGGERYWASTEWATERWITHLOWC/NRATIOCandidate：ZhaoBoweiSupervisor：LiJianzhengAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngine

3、eringSpeciality：EnvironmentalScienceandTechnologyAffiliation：SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofDefence：2015.08摘要摘要随着养猪业的向规模化方向发展，养猪废水的集中排放量越来越大，给环境造成了严重威胁，如何经济有效地对其进行处理，以满足日益严格的排放标准，成为养猪业可持续发展的迫切需求。目前，常见的工程处理技术以序批式活性污泥法（SBR）、升流式厌氧污泥床（UASB）及其组合工艺为主，主

4、要用于经固液分离预处理后的水泡粪养猪废水和干清粪养猪废水的处理，存在管理复杂、运行成本高等不足。无论是干清粪养猪废水，还是经固液分离预处理后的水泡粪养猪废水，都具有高氨氮、低C/N比的特征，如何在高效去除氨氮的同时实现有效脱氮是养猪废水处理的重点和难点。以氨氮的去除和有效脱氮为目标，融合土壤渗滤处理成本低和生物滴滤池占地面积较省的优点，提出并构建了一种土壤-木片填料生物滤池（SWBF），就其处理干清粪养猪废水的效能和机制进行了研究。以木片填料滤池（WBF）和砾石填料滤池（GBF）为对照的启动和运行试验证明，以SWBF处理干清

5、粪养猪废水在技术上是可行的。对于COD和氨氮分别为181-509mg/L和192.8-802.0mg/L的干清粪养猪废水，在表面水力负荷（SHL）为0.2m3/m2·d的条件下，SWBF在氨氮和总氮去除方面具有显著优势，去除率分别可达83.8%和41.3%。SEM观察发现，在SWBF中的木片和土壤颗粒表面，生物膜形态更加多样，且有更多氨氧化细菌（AOB）的富集，是SWBF高效去除氨氮的主要生物学机制。COD去除/TN去除分析表明，木片为反硝化脱氮提供了部分碳源。SHL对SWBF处理效能的影响研究结果表明，处理干清粪养猪废水的

6、适宜SHL为0.2m3/m2·d。在进水COD浓度为266mg/L左右（氨氮浓度约为467.7mg/L），SHL为0.08m3/m2·d的条件下，系统的COD、氨氮和总氮去除率分别平均为60.7%、84.2%和34.8%。当SHL提高为0.2m3/m2·d后，系统的COD和氨氮平均去除率分别降低为60.3%和68.9%，但总氮去除率显著提高，达到了43.5%左右。当SHL进一步提高到0.32m3/m2·d后，系统仍能保持稳定运行，但对COD、氨氮和总氮去除率分别降低到了56.9%、53.3%和20.9%。由于生猪养殖的周期性

7、，养猪场排放的废水水质也随之发生显著改变。为此，探讨了SWBF在SHL0.2m3/m2·d下，进水水质对系统去除效能的影响。结果表明，在进水COD浓度从152mg/L（氨氮175.5mg/L）分阶段提高为326mg/L（氨氮568.7mg/L）和421mg/L（氨氮788.7mg/L）后，系统的COD平均去除率从52.3%提高到了61.2%，而氨氮去除率则从84.2%降低到了61.5%。系统的最佳总氮去除率43.5%则出现在进水COD326mg/L（氨氮568.7mg/L）的条件，此时系统的COD和氨氮-I-哈尔滨工业大学工

8、学博士学位论文去除率分别为58.0%和68.9%。相对于水质变化，SWBF对SHL的变化更加敏感，而且脱氮作用比氨氮去除受SHL变化影响更明显。鉴于SBR是目前干清粪养猪废水处理的主要工艺之一，对比分析了其与SWBF在处理效果、技术经济性方面的差异。结果表明，在处理水量相同，SWBF的SH