甘薯淀粉廢水厭氧處理制備液態(tài)有機(jī)肥及其對(duì)蔬菜的促生作用.pdf

1、高濃度淀粉廢水的處理是食品行業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重要問題。我國(guó)是世界上最大的甘薯種植國(guó)。2011年我國(guó)甘薯產(chǎn)量超過1億噸，約占全球甘薯總產(chǎn)量的90％。在我國(guó)南部每年用于淀粉生產(chǎn)的甘薯量約為150萬(wàn)噸。在生產(chǎn)甘薯淀粉過程中，每噸甘薯產(chǎn)生12m3高濃度淀粉廢水。大量的高濃度淀粉廢水對(duì)周邊的生態(tài)和環(huán)境造成了極大的破壞。淀粉廢水含有高濃度的有機(jī)質(zhì)，其COD約為10，000mg/L，BOD約為6，000mg/L，總氮濃度為400-6

2、00mg/L，總磷濃度為70-120mg/L。目前國(guó)內(nèi)淀粉廢水的處理方法主要為厭氧與好氧相結(jié)合的活性污泥法。厭氧處理能夠有效的降解80％的COD和BOD，處理成本較低，并且產(chǎn)生以甲烷為主要成分的生物氣，可以回收利用。但是其對(duì)N和P的去除率很低。通常厭氧處理的出水需經(jīng)過好氧處理后才能有效的降低N和P含量。然而好氧處理需要大量的設(shè)備和能源投入，增加了污水處理的總成本。厭氧處理的出水含有未被降解的大量N和P，這些N和P經(jīng)過微生物的腐熟，更容易

3、被植物吸收，若將其作為肥料替代化肥，可以實(shí)現(xiàn)廢水的資源化利用，而且節(jié)約了農(nóng)業(yè)投入，降低了化肥帶來的環(huán)境和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
　　針對(duì)我國(guó)南方甘薯淀粉加工企業(yè)產(chǎn)生的大量高濃度淀粉廢水，好氧處理成本高，及無(wú)機(jī)化肥存在的成本問題和環(huán)境問題，本論文進(jìn)行了室溫條件下厭氧折流板(ABR)工藝處理甘薯淀粉廢水的中試試驗(yàn)，考察了ABR工藝在處理甘薯淀粉廢水過程中處理效果的影響因素。另外，通過考察ABR出水作為液體肥料進(jìn)行大棚盆栽種植上海青的最適體積，對(duì)上

4、海青產(chǎn)量、質(zhì)量、土壤理化性質(zhì)、及溫室氣體N2O排放通量等的影響，研究了經(jīng)ABR處理的廢水作為液體肥料替代化肥的可行性。最后研究了ABR出水，化肥，淀粉原水及ABR出水與化肥混施作為肥料種植空心菜，進(jìn)一步考察和驗(yàn)證了ABR出水作為液體肥料的可行性，并利用分子生物學(xué)定量PCR的手段，研究了ABR出水灌溉土壤后，土壤微生物群落的數(shù)量和結(jié)構(gòu)的變化通過本文的研究，得到如下結(jié)論:
　　ABR在常溫條件下啟動(dòng)是可行的，本實(shí)驗(yàn)的啟動(dòng)期為24天。反

5、應(yīng)器共運(yùn)行172天，經(jīng)歷夏、秋、冬三個(gè)季節(jié)，平均COD去除率為69.45％，溫度變化范圍為32.7℃到6.2℃，平均OLR為3.28kgCOD/m3/d。研究表明，溫度對(duì)ABR的運(yùn)行效果有顯著的影響。隨著溫度的降低，ABR的去除率不斷下降，當(dāng)溫度降至25℃以下，ABR的去除率有較大幅度的下降。盡管可通過降低進(jìn)水COD和增大水力停留時(shí)間來緩解反應(yīng)器惡化，但實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)溫度下降到6℃左右，ABR的COD去除率由80.36％下降到53.52％，

6、反應(yīng)器酸化。中試試驗(yàn)表明溫度是影響ABR在實(shí)際運(yùn)行中效率下降的主要因素。在夏季和秋季溫度范圍20.5-32.7℃內(nèi)，ABR適合用于高濃度淀粉廢水的處理，然而在冬季較低溫度條件下，需要采取加熱保溫措施才能保證ABR的正常運(yùn)行。
　　ABR出水作為液體肥料種植上海青是可行的。實(shí)驗(yàn)處理如下:空白（每次每盆300mL蒸餾水），尿素（每次每盆0.1g尿素+300mL蒸餾水），淀粉原水低、中、高共三個(gè)濃度梯度（每次每盆分別100、200、30

7、0mL原水）、ABR出水1、2、3、4、5、6共六個(gè)濃度梯度（每次每盆分別50、100、150、200、250、300mL出水）。每次每盆施入的液體總體積為300mL，不足的體積用蒸餾水補(bǔ)充。研究表明ABR出水能夠顯著的增加上海青的產(chǎn)量、改善其質(zhì)量。施入200mL出水處理的上海青產(chǎn)量最高為14.52g，其比尿素處理高41.5％，而原水處理的產(chǎn)量比尿素要低。出水處理的蔬菜硝態(tài)氮含量比尿素處理的低2.40-42.83倍。出水處理的土壤硝態(tài)氮

8、含量比尿素處理的低4.6-15.3倍，從而降低了NO3-的淋失風(fēng)險(xiǎn)。出水300mL處理的pH(5.0)比空白的pH(3.9)提高了1左右，這有利于改善紅壤的品質(zhì)。出水200mL處理的氧化亞氮排放通量為尿素處理的41.6％，而在同一氮水平上原水的氧化亞氮排放通量最高。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，淀粉原水不適合作為肥料進(jìn)行上海青種植，而出水200mL的處理效果最好，因此在控制合適施入量的前提下，ABR出水是一種代替化肥的理想有機(jī)肥料。
　　AB