不同間隔時(shí)間曝氣處理畜禽養(yǎng)殖污水的效果試驗(yàn)

鮑曉偉，趙智勇，沙 茜，常雅潔，楊仁燦，陳吉紅，韓 敏，張 斌，胡清泉

(云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，云南 昆明 650224)

利用曝氣方法處理污水是常見(jiàn)的污水處理技術(shù)，能去除多種有害物質(zhì)，具有高效節(jié)能、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而在污水處理中得到日益廣泛的應(yīng)用。曝氣的原理是給污水中充入空氣，提高污水中溶解氧的含量，以促進(jìn)好氧細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而加速污水中氨氮等有機(jī)物質(zhì)的分解，實(shí)現(xiàn)凈化水質(zhì)的目的。曝氣越充分，越能促進(jìn)好氧菌的生長(zhǎng)，因而曝氣強(qiáng)度的大小會(huì)直接影響污水處理的效果。畜禽養(yǎng)殖污水處理要求方法簡(jiǎn)單、設(shè)備投入成本低。本試驗(yàn)采用不同間隔時(shí)間曝氣處理養(yǎng)殖污水，以探索較為經(jīng)濟(jì)、高效的治污方式。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備大小相等的PVC圓桶(高1.5 m，直徑1.5 m)5個(gè)、電磁式空氣壓縮機(jī)4臺(tái)、循環(huán)定時(shí)開(kāi)關(guān)4個(gè)、酸堿度氧化還原在線分析儀1臺(tái)、分光光度計(jì)等。

1.2 養(yǎng)殖污水來(lái)源于當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖場(chǎng)未處理的養(yǎng)殖污水，水溫10～13 ℃。

1.3 方法

1.3.1 曝氣方法分別向5個(gè)PVC圓桶內(nèi)注入養(yǎng)殖污水(污水提前進(jìn)行沉淀過(guò)濾)直至桶滿。其中1個(gè)桶為對(duì)照組，不注入空氣；其余4個(gè)桶分別設(shè)為試驗(yàn)1、2、3、4組，按照不同的間隔時(shí)間利用空氣壓縮機(jī)向桶內(nèi)充入空氣進(jìn)行曝氣。曝氣時(shí)間見(jiàn)表1，采樣時(shí)間見(jiàn)表2。試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行31 d。

表1 不同試驗(yàn)組曝氣及間隔時(shí)間

表2 采樣時(shí)間

1.3.2 檢測(cè)項(xiàng)目pH值測(cè)定采用酸堿度氧化還原在線分析儀，總磷測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法(GB 11893—1989)，總氮測(cè)定采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ 636—2012)，氨氮測(cè)定采用蒸餾-中和滴定法(HJ 537—2009)，COD(化學(xué)需氧量)測(cè)定采用重鉻酸鹽法(HJ 828—2017)。

2 結(jié)果

2.1 pH值及變化pH值對(duì)于處理污水中的COD、氨氮、總磷、總氮有一定影響。pH值為5～9時(shí)對(duì)這幾種污染物的去除率最高。由圖1可見(jiàn)：試驗(yàn)期間污水的pH值為7～10，基本處于適宜范圍內(nèi)。此外，微生物適宜的生活水溫為15～35 ℃，好氧微生物生長(zhǎng)繁殖的最佳溫度為20～37 ℃[1]。本試驗(yàn)的水溫為10～13 ℃，可能對(duì)實(shí)驗(yàn)的效果有一定影響，但影響不大。

圖1 污水pH值及變化

2.2 COD濃度及變化由表3、圖2可見(jiàn)：從11月9—25日(前17 d)，對(duì)照組COD去除率為8.45%，試驗(yàn)1組為9.46%，試驗(yàn)2組為13.86%，試驗(yàn)3組為14.33%，試驗(yàn)4組為16.63%，去除效果均一般。從11月26日—12月9日(后14 d)COD均明顯升高。

表3 試驗(yàn)17 d COD濃度

圖2 污水中COD濃度及變化

2.3 氨氮含量及變化由表4、圖3可見(jiàn)：整個(gè)試驗(yàn)期各組氨氮含量均呈迅速下降趨勢(shì)，31 d 時(shí)氨氮的去除率分別為：對(duì)照組48.10%，試驗(yàn)1組80.28%，試驗(yàn)2組 97.89%，試驗(yàn)3組100%，試驗(yàn)4組 98.61%。 其中試驗(yàn)2、3、4組在曝氣31 d 時(shí)均幾乎完全去除。從經(jīng)濟(jì)效益考慮，以曝氣30 min(間隔30 min)或45 min(間隔15 min)即可。

表4 氨氮含量

圖3 污水中氨氮含量及變化

2.4 總氮含量及變化由圖4、表5可見(jiàn)：至11月25日(前17 d)，總氮去除率分別為：對(duì)照組18.80%，試驗(yàn)1組20.34%，試驗(yàn)2組28.61%，試驗(yàn)3組 38.89%，試驗(yàn)4組42.98%。曝氣31 d后去除率分別為：對(duì)照組29.15%，試驗(yàn)1組28.03%，試驗(yàn)2組 31.64%，試驗(yàn)3組 46.56%，試驗(yàn)4組53.22%；與前 17 d 比較增加百分率不大。從經(jīng)濟(jì)效益考慮，對(duì)總氮的去除以曝氣45 min(間隔15 min)，共17 d為宜。

圖4 污水中總氮含量及變化

表5 總氮含量

2.5 總磷含量及變化由表6、圖5可見(jiàn)：曝氣第17 d總磷去除率分別為：對(duì)照組35.15%，試驗(yàn)1組69.73%，試驗(yàn)2組69.03%，試驗(yàn)3組80.94%，試驗(yàn)4組 77.33%。曝氣31 d時(shí)總磷去除率分別為：對(duì)照組44.36%，試驗(yàn)1組42.64%，試驗(yàn)2組24.76%，試驗(yàn)3組57.70%，試驗(yàn)4組56.28%；各試驗(yàn)組后期總磷含量均有所上升。因此，曝氣時(shí)間以45 min(間隔15 min)，共17 d為宜。

圖5 污水中總磷含量及變化

表6 總磷含量

3 結(jié)論

曝氣對(duì)養(yǎng)殖污水pH值影響不大；COD的變化呈先降低，后上升的趨勢(shì)。從經(jīng)濟(jì)效益考慮，氨氮在曝氣31 d時(shí)均幾乎完全去除，以曝氣30 min(間隔30 min)或45 min(間隔15 min)即可；總氮和總磷的去除以曝氣45 min(間隔15 min)為宜。

4 討論

4.1本試驗(yàn)過(guò)程中COD濃度呈先降低，后上升的趨勢(shì)。一般文獻(xiàn)資料COD都是呈下降趨勢(shì)，分析上升的原因可能有以下幾種：(1)在曝氣的整個(gè)過(guò)程中，懸浮物的量會(huì)隨著曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，而懸浮物中包括不溶于水的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物、泥沙、微生物等，在檢測(cè)過(guò)程中當(dāng)污水中的懸浮物與溶解氧產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，使COD 的測(cè)定值在原基礎(chǔ)上明顯上升，而水中還存在自身具備還原性的懸浮物，也會(huì)使COD 測(cè)定值出現(xiàn)上升的情況[2]。(2)污水中含有大量微生物，隨著曝氣時(shí)間的增加，厭氧菌和好氧菌相互作用，可能對(duì)某類細(xì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，從而影響COD的含量。(3)由于本試驗(yàn)的污水不是可循環(huán)的，在不斷充入空氣的時(shí)候有可能使水中溶解氧濃度達(dá)到飽和，反而抑制好氧細(xì)菌的生長(zhǎng)[3]。

4.2有文獻(xiàn)表明，COD濃度的增加對(duì)氨氮的去除效果影響較大，隨著COD濃度的增大，氨氮去除效果逐漸降低[4]。在本實(shí)驗(yàn)中，隨著COD濃度的增大，氨氮去除率卻沒(méi)有降低，證明本實(shí)驗(yàn)方法有較好的氨氮去除效果。分析原因可能有：(1)曝氣實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不同。(2)由于COD在測(cè)定中存在偏差，而實(shí)際數(shù)值沒(méi)有增大很多，所以氨氮濃度受此影響不大。