畜禽養(yǎng)殖廢水沼液生物脫氮的影響因素分析

楊運(yùn)麗，錢　麗，陶　令，李遠(yuǎn)幸（.河南省駐馬店市泌陽縣動物疫病預(yù)防控制中心，河南泌陽46700；.河南省駐馬店市泌陽縣動物衛(wèi)生監(jiān)督所，河南泌陽46700；.河南省駐馬店市泌陽縣羊冊家畜改良站，河南泌陽46700）

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畜禽養(yǎng)殖廢水沼液生物脫氮的影響因素分析

楊運(yùn)麗1，錢麗2，陶令2，李遠(yuǎn)幸3
（1.河南省駐馬店市泌陽縣動物疫病預(yù)防控制中心，河南泌陽463700；2.河南省駐馬店市泌陽縣動物衛(wèi)生監(jiān)督所，河南泌陽463700；3.河南省駐馬店市泌陽縣羊冊家畜改良站，河南泌陽463700）

摘要：文章結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，以模擬畜禽廢水厭氧消化液為處理對象，在25℃、30℃條件下，對金霉素和堿度對硝化過程的影響進(jìn)行了闡述與研究。

關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖；廢水沼液；金霉素；堿度；硝化

1　試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)進(jìn)水為模擬畜禽養(yǎng)殖廢水的厭氧消化出水，以葡萄糖為碳源，NH4Cl為氮源。外加CaCl20.14 g/L、MgSO4·7H2O 0.3g/L、KH2PO40.16 g/L、NaHCO31.63 g/L和微量元素。微量元素：ZnSO4·7H2O0.1 g/L，CoC12· 6H2O 0.2 g/L，F(xiàn)eCl3·6H2O 0.25 g/L，Na2MoO4·2H2O 0.11 g/L，NiC12·6H2O0.04 g/L。加入量為1 mg/L。金霉素為某生物科技有限公司銷售的獸用試劑，用量按需投加。接種污泥取自成都某污水處理廠回流污泥，經(jīng)過10 d馴化，氨氮轉(zhuǎn)化率達(dá)90%以上，硝化污泥培養(yǎng)成熟。

1.2試驗(yàn)裝置及運(yùn)行方式

試驗(yàn)采用6個(gè)相同的小型SBR反應(yīng)器，每個(gè)反應(yīng)器總?cè)莘e2.5 L，有效容積2 L，起始MLVSS值為（2 500±100）mg/L。采用振蕩箱振蕩充氧，使ρ（DO）維持在0.8～1.5 mg/L，泥水可充分混合。SBR排水率為50%。6個(gè)反應(yīng)器平均分為2組，分別在25℃、30℃條件下運(yùn)行。每組的3個(gè)反應(yīng)器內(nèi)金霉素濃度依次為0、5、20 mg/L。通過添加NaHCO3調(diào)節(jié)進(jìn)水堿度/氨氮（ALK/N）比值，使各反應(yīng)器分6個(gè)階段運(yùn)行（共運(yùn)行166個(gè)周期）：ALK/N分別為9.28（堿度過量1/3）、7.14（堿度充足）、4.76（堿度不足1/3）、3.57（堿度不足1/2）、2.38（堿度不足2/3）、0（堿度為0）。ALK/N為9.28階段運(yùn)行41周期，其余階段運(yùn)行25個(gè)周期后，進(jìn)入下一個(gè)ALK/N階段。每4個(gè)周期測定1次，文中數(shù)據(jù)均是穩(wěn)定運(yùn)行后，24個(gè)周期的平均值。SBR反應(yīng)器運(yùn)行周期為12 h，其中25℃組進(jìn)水10 min、曝氣360 min、沉淀40 min、排水10 min、閑置300 min；30℃組進(jìn)水10 min、曝氣300 min、沉淀40 min、排水10 min、閑置360 min。

2　結(jié)果與討論

2.1金霉素和堿度對氨氧化率的影響

25℃、未添加金霉素時(shí)，堿度過量1/3對AOR影響不大，但當(dāng)ALK/N從7.14下降到0時(shí)，AOR從98%下降至約25%。金霉素濃度分別為5、20 mg/L時(shí)，當(dāng)ALK/N從9.28下降到0時(shí)，AOR分別從98%和90%下降到29%和27%。即隨著堿度的下降，AOR下降。

總體上AOR隨著堿度的減小而降低。除堿度過量1/3，30℃組AOR比25℃組稍低外，其他堿度相同的條件下，30℃組AOR比25℃組稍高。主要原因?yàn)樵?0～30℃時(shí)，硝化細(xì)菌的活性隨著溫度升高而升高。另外，在相同的金霉素濃度梯度下，25℃時(shí)金霉素對氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的抑制效果較30℃時(shí)明顯［1］。因此經(jīng)過水解作用后，30℃組中的金霉素濃度梯度比25℃組小，故對AOR影響差別較小。

2.2金霉素和堿度對亞硝態(tài)氮積累率的影響

25℃、堿度充足條件下，未添加金霉素時(shí)，NAR幾乎為0；金霉素濃度提高到5 mg/L時(shí)，NAR為59%；繼續(xù)提高金霉素濃度至20 mg/L，NAR為70%。同樣，堿度不足時(shí)NAR變化規(guī)律相同，即隨著金霉素濃度增加，NAR逐漸上升。說明25℃時(shí)金霉素對NOB的抑制作用大于AOB，出現(xiàn)亞硝態(tài)氮累積。研究發(fā)現(xiàn)，抗生素對硝化過程的影響中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混合抗生素濃度在20～30 mg/L時(shí)，硝化過程的產(chǎn)物主要為亞硝態(tài)氮，只有少量的硝態(tài)氮生成。由于中溫（30℃以上）有利于AOB生長，所以NAR在30℃時(shí)比在25℃時(shí)更高。30℃時(shí)AOB比NOB增殖快，當(dāng)氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮之后停止曝氣，控制生化反應(yīng)時(shí)間，可出現(xiàn)亞硝態(tài)氮的累積。

同樣條件下30℃時(shí)NAR都高于25℃，而投加金霉素后，兩者之間的差別更大。30℃時(shí)，即使ALK/N降低到2.38（堿度不足2/3），但是投加了金霉素的系統(tǒng)，NAR仍可維持在76%以上。說明溫度和金霉素的共同作用可致使亞硝態(tài)氮累積。但當(dāng)堿度嚴(yán)重不足時(shí)，由于整個(gè)硝化系統(tǒng)均受到破壞性影響，AOR變差，NAR也隨之降低。

2.3氨氮平均降解速率的變化

金霉素對氨氮平均降解速率影響較大。25℃、堿度充足的條件下，金霉素濃度分別為0，5，20 mg/L時(shí)，氨氮平均降解速率分別為每小時(shí)7.94、7.38、6.49 mg/g。即隨著金霉素濃度的增加，氨氮平均降解速率下降，且在不同堿度條件下，變化趨勢相似。

25℃、金霉素為0 mg/L的條件下，當(dāng)ALK/N從9.28降至0時(shí)，氨氮平均降解速率從每小時(shí)8.02 mg/g減小到2.30 mg/g。即隨著堿度的減少，氨氮平均降解速率下降，且在不同金霉素濃度下，變化趨勢相似。在不同金霉素濃度和堿度條件下，氨氮平均降解速率在30℃，均高于25℃。這主要是因?yàn)闇囟葧绊懴趸?xì)菌對底物的利用速率。AOB在293K時(shí)最大比氧化速率為0.80d-1，溫度修正系數(shù)為0.094K-1，將數(shù)據(jù)代入硝化細(xì)菌對底物的利用速率公式，可得AOB的比氧化速率在25℃、30℃時(shí)分別為1.280、2.048 mg/g。故30℃時(shí)其氨氮平均降解速率較25℃時(shí)高。

3　結(jié)論

25℃時(shí)，出現(xiàn)亞硝態(tài)氮的累積主要是由于金霉素對NOB的抑制作用大于AOB，NAR隨著金霉素濃度增加而逐漸上升。在堿度不足時(shí)，表現(xiàn)出相同趨勢。

30℃時(shí)，不同堿度條件下，反應(yīng)器出現(xiàn)亞硝態(tài)氮累積的原因不同。未投加金霉素的系統(tǒng)，出現(xiàn)亞硝態(tài)氮累積是由溫度導(dǎo)致的。而投加金霉素的系統(tǒng)，出現(xiàn)亞硝態(tài)氮累積的原因是溫度和金霉素共同作用的結(jié)果，且其亞硝態(tài)氮累積率較未投加金霉素的系統(tǒng)高。

在相同的金霉素和堿度條件下，氨氮平均降解速率在30℃時(shí)較25℃時(shí)高。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳永山，章海波，駱永明，等.典型規(guī)模化養(yǎng)豬場廢水中獸用抗生素污染特征與去除效率研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，（11）.

（編輯：高真貞）

中圖分類號：X713

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006- 799X（2016）07- 0093- 01

作者簡介：楊運(yùn)麗（1977-），女，河南泌陽人，助理畜牧師，主要從事畜牧獸醫(yī)管理工作。