改性硅酸钙用于养殖废水厌氧处理技术

rejeechina

养殖业是我国农业的主导产业之一，养殖废水污染已成为当前继工业水污染、生活垃圾污染后的第三大污染。以北京地区为例，养殖场排放废水不仅BOD(2~8g/L)、COD(5~20g/L)偏高，而且年排放总磷约7030t。这类废水未经处理直接排放，不仅严重污染了周围环境，还会对水体造成富营养化，产生不良影响。因此，养殖废水处理过程中的控磷技术已成为该类废水处理后达标排放的关键。　　目前养殖废水除磷工艺主要有化学法和生物法。化学法虽然效率较高，但会导致预处理的工艺成本上升，还很容易受到环境条件的影响;生物法则通常采用厌氧-好氧结合工艺，好氧曝气工艺能耗高，操作复杂，反应周期长，出水效率不理想。　　作为一种高效的磷吸附剂，水合硅酸钙目前通常以天然硅灰石或以含钙硅的建筑材料为原料，通过机械粉碎或水热法制备，但这种方法不仅制备过程能耗大，而且制备得出的水合硅酸钙含杂质较多，导致磷吸附量有限。　　研究采用化学沉淀法制备水合硅酸钙，同时通过添加分散剂对其表面进行改性，并采用XRD、FT-IR对改性硅酸钙(MCS)的物相成分、纯度进行表征;再将制备得到的MCS投加到厌氧反应装置中，以考察其对养殖废水厌氧处理过程中的除磷效果，以期为生物除磷和化学除磷的结合提供参考。　　1材料和方法　　1.1改性硅酸钙(MCS)的制备　　实验以硝酸钙〔Ca(NO3)2?4H2O〕和硅酸钠(Na2SiO3?9H2O)为原料，采用沉淀法合成硅酸钙粉体：将硝酸钙和硅酸钠分别溶解在去离子水中，配制硅酸钙溶液浓度为1mol/L，按照n(Ca)∶n(Si)为1.1∶1的比例配制硝酸钙溶液。将钙质量分数4%的分散剂(聚乙二醇)加入到硝酸钙溶液中，然后将硝酸钙溶液放置于恒温搅拌器上，设定温度为50℃，搅拌速度为175r/min。再将硅酸钠溶液用蠕动泵驱动器以3mL/min的速度缓慢滴加到硝酸钙溶液中。待沉淀反应完全后，将沉淀用去离子水和无水乙醇先后洗涤3次后，真空泵过滤得到无定形硅酸钙粉体。将无定形硅酸钙粉体在鼓风干燥箱内于60℃恒温干燥1h后得到MCS粉体。　　1.2反应器的启动和运行　　实验采用的反应器为上流式厌氧污泥床反应器(UASB)，设计两台UASB，分别记为U-1和U-2。每台反应器有效容积为12L，水力停留时间为6h。研究中所接种的厌氧污泥取自无锡杰能科生物工程有限公司运行中的UASB反应器。实验用水为无锡市南洋农畜业有限公司出水，水质状况：COD7500~8500mg/L，TN300~400mg/L，TP80~100mg/L，SS950~1300mg/L，碱度(以Ca计)30~40mg/L。　　UASB反应器启动初期将废水COD稀释至约1000mg/L，污泥容积负荷为1kg/(m3?d)，当COD的去除率大于80%时以1~2kg/(m3?d)的增幅逐渐提升负荷，直至负荷稳定在8kg/(m3?d)左右。当COD去除率稳定在85%以上时，标志反应器启动完成。　　反应器启动完成后，继续运行U-1作为对照;并在U-2反应器中阶梯投加MCS，投加方式为3g/d(第1~15天);6g/d(第16~30天);9g/d(第31~45天);12g/d(第46~90天)稳定运行90d。并定时取样以检测各进出水指标。

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