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在高密度养殖条件下,养殖系统中易积累大量污泥状的残饵粪便,常规的处理方法有堆肥、掩埋等,但这些做法对环境具有一定危害,特别是含盐固体颗粒物更应经过有效预处理以减少对环境的负作用。厌氧消化可使有机物降解并生产沼气,达到减量化、稳定化的效果。本试验在HRT为20天,水温35±1℃的条件下,探讨了厌氧序批式反应器(ASBR)处理循环水养殖系统中产生的固体有机物(残饵和粪便)的可行性和处理效果。
反应器启动期结果表明,在第53-59天,系统出现“洗泥”现象导致出料中各项指标出现波动。整个反应过程中pH值稳定在7.01-7.45,反应器内活性污泥浓度VSS/SS由接种时的29.28%增加至反应结束时的44.12%。在第117天系统开始产气,产气量为0.013-0.022l/gTCOD。该类固体有机物经厌氧消化后有效体积减少了93.75%,有机物含量减少了41.61%,取得了一定的减量化、稳定化的效果。
维持上述反应条件不变,以启动成功的处理淡水固体有机物的厌氧序批式反应器为基础,采用盐度梯度驯化法构建能够处理一定盐度的循环水养殖系统中产生的固体有机物(按进料COD:7.8-8.2g/l,TSS:4.19-6.52g/l,VSS:1.14-2.28g/l)。盐度驯化试验共75天,结果表明:沼气产量随着盐度的提升而下降,第35-43天,第61-75天停止产气,其余产气阶段每次测得的沼气平均产量为0.0167-0.0176l/gCOD。出料上清液中P043--p含量波动性下降,而TAN、SCOD含量波动性上升。当系统盐度达到6之后,上述三项指标出现不规律变动,持续到实验结束。试验期间,出料中pH值呈下降趋势,在6.38-7.45之间波动,碱度波动较大,从900mg/l上升到1700.2mg/l。随着盐度的不断上升,系统内污泥的SVI呈上升趋势,由开始时的32.42ml/g升高至45.79ml/g。
以前期完成盐度驯化(盐度为10.46)的厌氧反应器为基础,进一步研究了在该盐度条件下通过外加碳源、超声波预处理等对反应器处理效果的影响,为如何有效提高产气量提供参考依据。试验结果表明,启动初期,系统未见明显产气,外加碳源阶段,开始产气,产气量随着碳源含量的增加而增加,在0.08-0.02l/gTCOD之间。停止添加碳源,产气量明显下降,超声波预处理阶段,产气量上升,0.015-0.022l/gFCOD之间波动。pH值随着碳源的增加而不断下降,从6.73下落至6.37。停止添加碳源后,pH值开始回升。在外加碳源阶段,碱度从2099.6mg/l下降至1607.11mg/l。停止添加碳源后,碱度上升至2616.11mg/l。超声波预处理阶段,碱度下降至2007mg/l。随着碳源的加入,SCOD呈下降趋势,从938mg/l降至280mg/l;PO43--p的含量开始下降,从28.43mg/l下降至22.47mg/l;TAN从第11天-21天,417.97mg/l降至126.92mg/l,从第23天-29天在248.36mg/l-589.6mg/l之间剧烈波动。停止添加碳源后,SCOD有缓慢上升趋势;PO43--p的含量从22.47mg/l升至36.38mg/l;TAN在128.74mg/l-289.32mg/l之间波动。超声波预处理阶段,SCOD从170mg/l不断增加至680mg/l;PO43--p的含量波动性上升,在23.71-31.16mg/l之间波动;TAN呈下降趋势,在79.47-84.03mg/l之间波动。外加碳源能有效刺激微生物的生长,但对厌氧系统的冲击力较大,容易引起系统运行失败,超声波预处理法能有效分解固体有机物,加速水解过程,利于厌氧消化的进行。