沼液具有高有机物、高氨氮、高悬浮物等特点。沼液农用虽是一个很好的途径，但许多养殖场并没有足够的农田消纳能力。常规生化处理模式，因沼液悬浮物(SS)含量过高和C/N值过低，不仅处理能耗高，而且实际运行也很难达标，若后续进行深度处理(如高1级氧化+混凝，2号站平台登陆线路或膜处理)则运行成本更加高昂。

 

因此，本文研究了厌氧消化时间对猪场粪污废水性质以及对后续生物沥浸处理的影响，重1点考察了pH值和脱水性能的变化，旨在为处理沼液提供一条新思路。

 

1、材料与方法

 

1.1 供试材料

 

供试粪污废水：取自江苏省某养猪场。该养猪场规模：年出栏15000头。清污方式：干清粪，日产粪污50t。样品取回立即测定理化性质，然后放置于4℃冰箱内保存，待用。其基本性质如下：pH6.5，含固率1.60%，SS含量为1.35%，挥发性悬浮物固体(VSS)含量为70.56%，2号站开户测速化学需氧量(CODcr)为26800mg·L-1，氨氮含量为1746.1mg·L-1，总磷含量为354.5mg·L-1，粪污过滤比阻(SRF)为1.03×1013m·kg-1，脱水性能差。

 

1.2 猪场粪污废水厌氧消化试验

 

采用连续搅拌完全混合式(continuous stirred and tank reactor，CSTR)厌氧反应器作为反应装置。其基本构造：圆柱状双层有机玻璃容器，有效容积36L，外层通入恒温水，水流方向下进上出，中心配有机械搅拌装置，侧面设有2个取样口。

 

反应器内首先加入34L粪污废水，通氮气30min以保证厌氧，然后添加2L接种泥(取自该猪场厌氧发酵罐内的新鲜沼液，其性质如下：pH7.86，含固率0.5%，SS含量为0.33%，CODcr为3130mg·L-1，氨氮含量为956.9mg·L-1，总磷含量为149.6mg·L-1)，充分混匀后开始厌氧消化。厌氧温度35℃，每天搅拌4次，搅拌时间30min，转速60r·min-1，运行时间60d，记录产气量并测定甲烷含量。分别于0、1、3、7、10、15、25、30、35、40、45和60d采集沼液，立即测定pH值后取回放置于4℃冰箱内，3h内完成总碱度、对酸缓冲性能、CODcr、氨氮含量和总磷含量的测定，剩余样品用于生物沥浸试验。

 

1.3 不同厌氧消化时间沼液的生物沥浸试验

 

依次取0、7、15、30、45和60d的厌氧沼液，进行生物沥浸试验。在500mL三角瓶内首先加入255mL沼液，缓缓加入45mL生物沥浸微生物菌种(以嗜酸性硫杆菌为主并复配耐酸性异养菌)，按总体积的0.8%添加微生物复合营养剂(主要含N、P、K、Fe、S等营养物，每个处理设3个平行，充分混匀后置于28℃往复式摇床(180r·min-1)中振荡培养。每12h利用称重法补足蒸发水分，分别于0、4、8、12、24、48和72h测定pH值和比阻(SRF)。

 

1.4 测定方法

 

pH值、含固率、CODcr、氨氮含量、总磷含量和总碱度的测定参照文献。采用pHS-3C精密pH计(上海雷磁厂)测定pH值。采用烘干法测定含固率。采用快速消解分光光度法测定CODcr。采用纳氏试剂分光光度法测定氨氮含量。采用钼锑抗分光光度法测定总磷含量。采用电位滴定法测定总碱度。利用排水集气法记录产气量。采用GC9890A/T气相色谱仪分析甲烷含量，进样器为平面流通阀，TCD检测器，柱箱温度100℃，检测器温度120℃，载气为高纯氢气，流速为50mL·min-1，定量管1mL，标准气体为氮气(含42.4%CH4和28.4%CO2)，分析方法为外标法。采用布氏漏斗-真空抽滤法测定SRF。

 

对酸缓冲性能的测定参照侯庆杰等的方法。分别向装有50mL沼液的150mL三角瓶中加入4.6mol·L-1稀硫酸0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0mL，置于恒温摇床上振荡2h，测定pH值，绘制对酸缓冲曲线。

 

胞外聚合物(EPS)含量的测定参照霍敏波等的方法。取50mL样品，在4℃、14000g离心20min，取出上清液后置于透析袋(截留蛋白相对分子质量为3.5×103)透析3d，共换5次水，然后过0.45μm微孔滤膜，用TOC-L分析仪(Shimadzu)测定其EPS含量。

 

2、结果与分析

 

2.1 猪场粪污废水厌氧消化期间的基本性质

 

2.1.1 pH值、总碱度、产气量和甲烷含量

 

从图1-A可知：厌氧消化7d内，pH值基本维持在6.5左右，7～15d内pH值明显升高，至7.6左右，15d后pH值维持在7.4～7.6。总碱度与pH值呈相同的变化规律，厌氧消化7d内，总碱度保持在5500mg·L-1左右，7～25d总碱度呈直线升高，升至8104.7mg·L-1，25～60d内总碱度呈先下降后升高的趋势，35d时总碱度低，降至7678.1mg·L-1，60d时总碱度升至8915.2mg·L-1，厌氧消化60d后总碱度较厌氧消化前增加54.6%。pH值的升高和总碱度的增加均表明厌氧消化是消耗H+产生碱的过程，与王田田的研究结果一致。