书籍详情
高氨氮低碳氮比干清粪养猪场废水生物处理技术研发
作者：李建政，孟佳，王立
出版社：科学出版社
出版时间：2022-11-01
ISBN：9787030733962
定价：¥150.00
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内容简介
《高氨氮低碳氮比干清粪养猪场废水生物处理技术研发》针对我国养猪场废水处理技术存在的主要问题，尤其是生物脱氮的难题，以规模化生猪养殖场干清粪废水处理技术的创新研发历程为主线，系统总结了笔者课题组十余年的研究成果。在对国内外相关研究及工程实践进行充分调研的基础上，以养猪场废水碳氮磷同步高效去除为目标，分析了生物滴滤池、微氧活性污泥法和生物膜法、A/O与Anammox耦合工艺等技术的优势及将其用于干清粪养猪场废水处理的可行性，明确了拟解决的关键技术问题。在此基础上，重点介绍了土壤-木片生物滤池、枯木填料床和PVC填料床A/O系统、升流式微氧活性污泥和生物膜系统、好氧-微氧两级SBR系统等技术的研发成果，并提供了养猪场废水处理工程技术方案案例。
作者简介
暂缺《高氨氮低碳氮比干清粪养猪场废水生物处理技术研发》作者简介
目录
目录
自序
前言
第1章 绪论 1
1.1 技术研发背景及意义 1
1.2 规模化养猪场的清粪方式及废水特征 2
1.2.1 发酵床工艺 2
1.2.2 水冲粪工艺 3
1.2.3 水泡粪工艺 3
1.2.4 干清粪工艺 4
1.3 规模化养猪场废水处理技术研究现状 4
1.3.1 还田处理模式 4
1.3.2 自然处理模式 5
1.3.3 工程化处理模式 5
1.4 低碳氮比废水生物脱氮技术研究现状 7
1.4.1 全程硝化反硝化生物脱氮理论与工艺 7
1.4.2 短程硝化反硝化理论与工艺 8
1.4.3 同步硝化反硝化技术 9
1.4.4 厌氧氨氧化理论与工艺 10
1.5 现有技术面临的问题与解决思路 13
1.5.1 存在问题分析 13
1.5.2 生物滤池处理养猪场废水的应用潜力 16
1.5.3 养猪场废水微氧生物处理的可行性 17
1.5.4 A/O与Anammox耦合工艺的技术可行性 21
参考文献 23
第2章 土壤-木片生物滤池处理养猪场废水的效能与机制 31
2.1 填料与生物滤池的比选 31
2.1.1 填料 32
2.1.2 生物滤池的构建与运行控制 32
2.1.3 生物滤池的污染物去除特征 34
2.1.4 生物膜的观察与功能菌群解析 40
2.1.5 生物滤池处理效果的对比分析 42
2.2 土壤-木片生物滤池的处理效能 44
2.2.1 实验装置及运行控制 45
2.2.2 SWBF的启动与连续运行 46
2.2.3 SWBF处理效果的综合分析 54
2.3 土壤-木片生物滤池在纵深方向上的污染物去除规律 56
2.3.1 水质沿滤床深度的变化规律 56
2.3.2 SWBF出水氨氮浓度与滤床深度的函数关系 63
2.4 土壤-木片生物滤池的细菌群落分布特征 69
2.4.1 细菌群落的总体特征 69
2.4.2 细菌群落的分布特征 72
2.5 土壤-木片生物滤池的污染物去除机制 76
2.5.1 SWBF去除难降解有机物的微生物学机制 76
2.5.2 SWBF生物脱氮的微生物学机制 79
参考文献 83
第3章 枯木填料床A/O系统处理干清粪养猪场废水的效能与脱氮机制 91
3.1 枯木填料床A/O处理系统的构建及调控运行方法 91
3.1.1 枯木填料床A/O系统的构建与运行模式 91
3.1.2 枯木填料床A/O处理系统的启动与调控运行方法 92
3.2 枯木填料床A/O处理系统的启动运行 93
3.2.1 枯木填料床A/O处理系统的启动运行控制 93
3.2.2 枯木填料床A/O处理系统的COD去除及沿程变化规律 94
3.2.3 枯木填料床A/O处理系统的氨氮去除及沿程变化规律 96
3.2.4 枯木填料床A/O处理系统的总氮去除及脱氮途径解析 100
3.3 HRT对枯木填料床A/O系统处理效能的影响 105
3.3.1 枯木填料床A/O处理系统的HRT调控运行 105
3.3.2 HRT影响下的COD去除规律及沿程变化 105
3.3.3 HRT对氨氮去除的影响 108
3.3.4 HRT对总氮去除的影响 109
3.3.5 枯木填料床A/O系统的生物脱氮功能分析 110
3.4 改良枯木填料床A/O系统的处理效能 114
3.4.1 改良枯木填料床A/O系统的构建与调控运行 114
3.4.2 改良枯木填料床A/O系统的COD去除特征 115
3.4.3 改良枯木填料床A/O系统对氨氮的去除特征 117
3.4.4 改良系统的总氮去除及生物脱氮功能分析 119
3.4.5 填料与生物相的观察分析 123
3.5 枯木填料床A/O系统处理效能及生物脱氮机制讨论 125
3.5.1 枯木填料床A/O系统改良前后的处理效能分析 125
3.5.2 枯木填料床A/O系统生物脱氮机制讨论 127
参考文献 129
第4章 PVC填料床A/O系统处理干清粪养猪场废水的效能与机制 132
4.1 HAOBR系统的设计与构建 133
4.2 HAOBR系统的启动与调控运行 134
4.2.1 实验废水及接种污泥 134
4.2.2 HAOBR系统的启动与运行调控 135
4.3 HAOBR系统的启动运行特征及去除污染物的微生物学机理 136
4.3.1 HAOBR系统在启动运行期的污染物去除变化规律 136
4.3.2 HAOBR系统的生物脱氮途径解析 143
4.3.3 污染物去除的微生物学分析 147
4.4 HRT和出水回流比影响下的HAOBR处理效能 153
4.4.1 HRT对HAOBR处理效能的影响 153
4.4.2 出水回流比对HAOBR处理效能的影响 164
4.4.3 HAOBR系统的格室功能解析 174
4.5 HAOBR系统的碳氮同步去除机制 177
4.5.1 HRT和出水回流比影响下的微生物群落演替
及功能菌群解析 177
4.5.2 厌氧格室和好氧格室对主要污染物的去除特征 192
4.5.3 碳氮同步去除机制综合分析 197
参考文献 201
第5章 升流式微氧活性污泥系统处理干清粪养猪场废水的效能与机制 207
5.1 升流式微氧活性污泥反应器及废水处理系统 207
5.2 接种污泥对UMSR启动进程与处理效能的影响 209
5.2.1 UMSR的启动与污泥培养 209
5.2.2 UMSR的污泥驯化与废水处理效果 215
5.2.3 接种污泥对UMSR处理效能的影响 224
5.3 基于出水回流比调控的UMSR处理效能 235
5.3.1 UMSR的出水回流比调控方法 235
5.3.2 出水回流比对UMSR处理效能的影响 237
5.3.3 出水回流比阈值分析 250
5.4 废水碳氮比对UMSR处理效能的影响及控制策略 253
5.4.1 废水碳氮比对UMSR处理效果的影响 253
5.4.2 废水碳氮比阈值分析 255
5.4.3 干清粪养猪场废水碳氮比的调控策略 259
5.5 UMSR处理系统的碳氮同步去除机制 262
5.5.1 出水回流比与进水碳氮比影响下的群落演替 262
5.5.2 功能菌群变化与UMSR系统处理效能的关系 267
5.5.3 碳氮同步去除机制综合分析 272
参考文献 275
第6章 干清粪养猪场废水处理技术扩展研究 281
6.1 填料床A/O系统在常温下的启动运行特征与效能 281
6.1.1 HAOBR在常温下的启动和运行调控 282
6.1.2 HAOBR系统在常温下启动运行的常规污染物去除特征 282
6.1.3 HAOBR系统在常温下持续运行的常规污染物去除效能 286
6.1.4 HAOBR系统在常温下的抗生素去除特征 290
6.1.5 HAOBR系统厌氧区与好氧区的功能分析 292
6.2 生物膜对升流式微氧处理系统的效能强化 295
6.2.1 UMBR系统的启动与运行调控 296
6.2.2 UMBR系统的启动运行特征 297
6.2.3 UMBR系统的调控运行及效能分析 301
6.3 UMSR与UMBR系统在较低温度下的运行特征与效能 306
6.3.1 温度降低对UMSR系统运行特征及处理效能的影响 307
6.3.2 UMSR系统在20℃以下的运行特征与处理效能 312
6.3.3 UMBR系统在常温下的运行特征与处理效能 316
6.4 升流式微氧生物处理系统的改良及处理效能 321
6.4.1 IAMR系统及其启动运行方法 321
6.4.2 IAMR系统的启动运行特征与处理效能 323
6.4.3 IAMR系统生物脱氮机制解析 326
6.4.4 IAMR系统处理效能的比较分析 332
6.5 好氧-微氧两级SBR系统处理干清粪养猪场废水的效能 334
6.5.1 好氧-微氧两级SBR处理系统 335
6.5.2 好氧-微氧两级SBR系统的启动与运行调控 336
6.5.3 一级好氧SBR的启动运行特征 337
6.5.4 二级微氧SBR的启动运行特征 339
6.5.5 好氧-微氧两级SBR系统的处理效能 342
参考文献 343
第7章 养猪场废水处理工程技术方案案例 350
7.1 某养猪场水泡粪粪水处理工程技术方案 350
7.1.1 粪水处理规模及方案设计依据 350
7.1.2 粪水水质分析及设计水质 351
7.1.3 关键技术的选择 352
7.1.4 工艺设计 354
7.1.5 建筑结构与电气自控设计 359
7.1.6 工程投资估算 361
7.1.7 粪水处理设施运营费用估算 362
7.1.8 工程效益分析 364
7.2 某养猪场干清粪废水处理设施升级改造技术方案 364
7.2.1 工程概况 365
7.2.2 原废水处理工程存在的主要问题及升级改造关键技术 367
7.2.3 升级改造工程的工艺比选 370
7.2.4 工艺流程设计及处理效果预测 372
7.2.5 升级改造工程的工艺设计 374
7.2.6 暖通与电气自控设计 378
7.2.7 工程投资估算 379
7.2.8 运行费用估算与效益分析 380
7.3 某养猪场干清粪废水处理工程技术方案 382
7.3.1 设计的水量水质及范围 382
7.3.2 工艺流程设计及说明 383
7.3.3 工艺设计及效果预测 385
7.3.4 电气及自控设计 389
7.3.5 工程投资概算及处理成本估算 390
7.3.6 效益分析 392
参考文献 392
附录 缩略语（英汉对照） 394
自序
前言
第1章 绪论 1
1.1 技术研发背景及意义 1
1.2 规模化养猪场的清粪方式及废水特征 2
1.2.1 发酵床工艺 2
1.2.2 水冲粪工艺 3
1.2.3 水泡粪工艺 3
1.2.4 干清粪工艺 4
1.3 规模化养猪场废水处理技术研究现状 4
1.3.1 还田处理模式 4
1.3.2 自然处理模式 5
1.3.3 工程化处理模式 5
1.4 低碳氮比废水生物脱氮技术研究现状 7
1.4.1 全程硝化反硝化生物脱氮理论与工艺 7
1.4.2 短程硝化反硝化理论与工艺 8
1.4.3 同步硝化反硝化技术 9
1.4.4 厌氧氨氧化理论与工艺 10
1.5 现有技术面临的问题与解决思路 13
1.5.1 存在问题分析 13
1.5.2 生物滤池处理养猪场废水的应用潜力 16
1.5.3 养猪场废水微氧生物处理的可行性 17
1.5.4 A/O与Anammox耦合工艺的技术可行性 21
参考文献 23
第2章 土壤-木片生物滤池处理养猪场废水的效能与机制 31
2.1 填料与生物滤池的比选 31
2.1.1 填料 32
2.1.2 生物滤池的构建与运行控制 32
2.1.3 生物滤池的污染物去除特征 34
2.1.4 生物膜的观察与功能菌群解析 40
2.1.5 生物滤池处理效果的对比分析 42
2.2 土壤-木片生物滤池的处理效能 44
2.2.1 实验装置及运行控制 45
2.2.2 SWBF的启动与连续运行 46
2.2.3 SWBF处理效果的综合分析 54
2.3 土壤-木片生物滤池在纵深方向上的污染物去除规律 56
2.3.1 水质沿滤床深度的变化规律 56
2.3.2 SWBF出水氨氮浓度与滤床深度的函数关系 63
2.4 土壤-木片生物滤池的细菌群落分布特征 69
2.4.1 细菌群落的总体特征 69
2.4.2 细菌群落的分布特征 72
2.5 土壤-木片生物滤池的污染物去除机制 76
2.5.1 SWBF去除难降解有机物的微生物学机制 76
2.5.2 SWBF生物脱氮的微生物学机制 79
参考文献 83
第3章 枯木填料床A/O系统处理干清粪养猪场废水的效能与脱氮机制 91
3.1 枯木填料床A/O处理系统的构建及调控运行方法 91
3.1.1 枯木填料床A/O系统的构建与运行模式 91
3.1.2 枯木填料床A/O处理系统的启动与调控运行方法 92
3.2 枯木填料床A/O处理系统的启动运行 93
3.2.1 枯木填料床A/O处理系统的启动运行控制 93
3.2.2 枯木填料床A/O处理系统的COD去除及沿程变化规律 94
3.2.3 枯木填料床A/O处理系统的氨氮去除及沿程变化规律 96
3.2.4 枯木填料床A/O处理系统的总氮去除及脱氮途径解析 100
3.3 HRT对枯木填料床A/O系统处理效能的影响 105
3.3.1 枯木填料床A/O处理系统的HRT调控运行 105
3.3.2 HRT影响下的COD去除规律及沿程变化 105
3.3.3 HRT对氨氮去除的影响 108
3.3.4 HRT对总氮去除的影响 109
3.3.5 枯木填料床A/O系统的生物脱氮功能分析 110
3.4 改良枯木填料床A/O系统的处理效能 114
3.4.1 改良枯木填料床A/O系统的构建与调控运行 114
3.4.2 改良枯木填料床A/O系统的COD去除特征 115
3.4.3 改良枯木填料床A/O系统对氨氮的去除特征 117
3.4.4 改良系统的总氮去除及生物脱氮功能分析 119
3.4.5 填料与生物相的观察分析 123
3.5 枯木填料床A/O系统处理效能及生物脱氮机制讨论 125
3.5.1 枯木填料床A/O系统改良前后的处理效能分析 125
3.5.2 枯木填料床A/O系统生物脱氮机制讨论 127
参考文献 129
第4章 PVC填料床A/O系统处理干清粪养猪场废水的效能与机制 132
4.1 HAOBR系统的设计与构建 133
4.2 HAOBR系统的启动与调控运行 134
4.2.1 实验废水及接种污泥 134
4.2.2 HAOBR系统的启动与运行调控 135
4.3 HAOBR系统的启动运行特征及去除污染物的微生物学机理 136
4.3.1 HAOBR系统在启动运行期的污染物去除变化规律 136
4.3.2 HAOBR系统的生物脱氮途径解析 143
4.3.3 污染物去除的微生物学分析 147
4.4 HRT和出水回流比影响下的HAOBR处理效能 153
4.4.1 HRT对HAOBR处理效能的影响 153
4.4.2 出水回流比对HAOBR处理效能的影响 164
4.4.3 HAOBR系统的格室功能解析 174
4.5 HAOBR系统的碳氮同步去除机制 177
4.5.1 HRT和出水回流比影响下的微生物群落演替
及功能菌群解析 177
4.5.2 厌氧格室和好氧格室对主要污染物的去除特征 192
4.5.3 碳氮同步去除机制综合分析 197
参考文献 201
第5章 升流式微氧活性污泥系统处理干清粪养猪场废水的效能与机制 207
5.1 升流式微氧活性污泥反应器及废水处理系统 207
5.2 接种污泥对UMSR启动进程与处理效能的影响 209
5.2.1 UMSR的启动与污泥培养 209
5.2.2 UMSR的污泥驯化与废水处理效果 215
5.2.3 接种污泥对UMSR处理效能的影响 224
5.3 基于出水回流比调控的UMSR处理效能 235
5.3.1 UMSR的出水回流比调控方法 235
5.3.2 出水回流比对UMSR处理效能的影响 237
5.3.3 出水回流比阈值分析 250
5.4 废水碳氮比对UMSR处理效能的影响及控制策略 253
5.4.1 废水碳氮比对UMSR处理效果的影响 253
5.4.2 废水碳氮比阈值分析 255
5.4.3 干清粪养猪场废水碳氮比的调控策略 259
5.5 UMSR处理系统的碳氮同步去除机制 262
5.5.1 出水回流比与进水碳氮比影响下的群落演替 262
5.5.2 功能菌群变化与UMSR系统处理效能的关系 267
5.5.3 碳氮同步去除机制综合分析 272
参考文献 275
第6章 干清粪养猪场废水处理技术扩展研究 281
6.1 填料床A/O系统在常温下的启动运行特征与效能 281
6.1.1 HAOBR在常温下的启动和运行调控 282
6.1.2 HAOBR系统在常温下启动运行的常规污染物去除特征 282
6.1.3 HAOBR系统在常温下持续运行的常规污染物去除效能 286
6.1.4 HAOBR系统在常温下的抗生素去除特征 290
6.1.5 HAOBR系统厌氧区与好氧区的功能分析 292
6.2 生物膜对升流式微氧处理系统的效能强化 295
6.2.1 UMBR系统的启动与运行调控 296
6.2.2 UMBR系统的启动运行特征 297
6.2.3 UMBR系统的调控运行及效能分析 301
6.3 UMSR与UMBR系统在较低温度下的运行特征与效能 306
6.3.1 温度降低对UMSR系统运行特征及处理效能的影响 307
6.3.2 UMSR系统在20℃以下的运行特征与处理效能 312
6.3.3 UMBR系统在常温下的运行特征与处理效能 316
6.4 升流式微氧生物处理系统的改良及处理效能 321
6.4.1 IAMR系统及其启动运行方法 321
6.4.2 IAMR系统的启动运行特征与处理效能 323
6.4.3 IAMR系统生物脱氮机制解析 326
6.4.4 IAMR系统处理效能的比较分析 332
6.5 好氧-微氧两级SBR系统处理干清粪养猪场废水的效能 334
6.5.1 好氧-微氧两级SBR处理系统 335
6.5.2 好氧-微氧两级SBR系统的启动与运行调控 336
6.5.3 一级好氧SBR的启动运行特征 337
6.5.4 二级微氧SBR的启动运行特征 339
6.5.5 好氧-微氧两级SBR系统的处理效能 342
参考文献 343
第7章 养猪场废水处理工程技术方案案例 350
7.1 某养猪场水泡粪粪水处理工程技术方案 350
7.1.1 粪水处理规模及方案设计依据 350
7.1.2 粪水水质分析及设计水质 351
7.1.3 关键技术的选择 352
7.1.4 工艺设计 354
7.1.5 建筑结构与电气自控设计 359
7.1.6 工程投资估算 361
7.1.7 粪水处理设施运营费用估算 362
7.1.8 工程效益分析 364
7.2 某养猪场干清粪废水处理设施升级改造技术方案 364
7.2.1 工程概况 365
7.2.2 原废水处理工程存在的主要问题及升级改造关键技术 367
7.2.3 升级改造工程的工艺比选 370
7.2.4 工艺流程设计及处理效果预测 372
7.2.5 升级改造工程的工艺设计 374
7.2.6 暖通与电气自控设计 378
7.2.7 工程投资估算 379
7.2.8 运行费用估算与效益分析 380
7.3 某养猪场干清粪废水处理工程技术方案 382
7.3.1 设计的水量水质及范围 382
7.3.2 工艺流程设计及说明 383
7.3.3 工艺设计及效果预测 385
7.3.4 电气及自控设计 389
7.3.5 工程投资概算及处理成本估算 390
7.3.6 效益分析 392
参考文献 392
附录 缩略语（英汉对照） 394
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