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沼液具有高有机物、高氨氮、高悬浮物等特性。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才能。常规生化处置形式，因沼液悬浮物(SS)含量过高和C/N值过低，不只处置能耗高，而且实践运转也很难达标，若后续实施深度处置(如高级氧化+混凝，或膜处置)则运转本钱愈加昂扬。
生物沥浸技术是一种以化能自养型硫杆菌为主复配耐酸性异养菌组成的微生物菌群，对介质实施调理，然后应用隔阂厢式压滤机来完成介质深度脱水的新技术，已普遍应用于城市污泥、化工污泥、制革污泥的处置。压滤后明澈的液体有利于后续采用常规水处置办法快捷处置达标或直接农田应用。但是，粪污经厌氧消化后产生的沼液常常难于生化处置，能否也难于生物沥浸处置?厌氧消化时间的长短能否有明显影响?有关报道较少。因而，本文研讨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置的影响，重点调查了pH值和脱水性能的变化，旨在为处置沼液提供一条新思绪。
1、资料与办法
1.1 供试资料
供试粪污废水：取自江苏省常州市金坛某养猪场。该养猪场范围：年出栏15000头。清污方式：干清粪，日产粪污50t。样品取回立刻测定理化性质，然后放置于4℃冰箱内保管，待用。其根本性质如下：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%，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实验
采用连续搅拌完整混合式(continuous stirred and tank reactor，CSTR)厌氧反响器作为反响安装。其根本结构：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，中心配有机械搅拌安装，侧面设有2个取样口。
反响器内首先参加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颖沼液，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)，充沛混匀后开端厌氧消化。厌氧温度35℃，每天搅拌4次，搅拌时间30min，转速60r·min-1，运转时间60d，记载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，立刻测定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实验。
1.3 不同厌氧消化时间沼液的生物沥浸实验
依次取0、7、15、30、45和60d的厌氧沼液，实施生物沥浸实验。在500mL三角瓶内首先参加255mL沼液，缓缓参加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，详见《一种用于城市污泥生物沥浸处置的专用药剂及其生产工艺：ZL201010221264》)，每个处置设3个平行，充沛混匀后置于28℃往复式摇床(180r·min-1)中振荡培育。每12h应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 测定办法
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精细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。应用排水集气法记载产气量。采用GC9890A/T气相色谱仪剖析甲烷含量，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，规范气体为氮气(含42.4%CH4和28.4%CO2)，剖析办法为外标法。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办法。分别向装有50mL沼液的150mL三角瓶中参加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办法。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剖析仪(Shimadzu)测定其EPS含量。
2、结果与剖析
2.1 猪场粪污废水厌氧消化期间的根本性质
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值根本维持在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，总碱度坚持在5500mg·L-1左右，7～25d总碱度呈直线升高，升至8104.7mg·L-1，25～60d内总碱度呈先降落后升高的趋向，35d时总碱度最低，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标明厌氧消化是耗费H+产生碱的过程，与王田田的研讨结果分歧。
厌氧消化7d内，体系pH值、总碱度坚持在相对较低的程度，这是由于体系还处于厌氧消化过程中的第1阶段即水解酸化阶段。7d后，pH值和总碱度大幅升高，主要是由于大量有机酸被合成转化成CH4和CO2，同时含氮有机物转化成NH4+等物质耗费H+所致。从沼气产生规律中也得到了印证，研讨发现厌氧消化初期产气程度低，7d后产气量、甲烷含量开端稳定增加，体系中产甲烷阶段占主导(图1-B)。
2.1.2 CODcr、氨氮和总磷含量
从图2-A中能够看出：厌氧消化3d内，CODcr稳定在26800mg·L-1左右。3d之后CODcr开端降低，且CODcr与厌氧时间(t)呈极显著负相关关系：CODcr=-353.89t+27478，R2=0.963。60d时CODcr降至8310mg·L-1左右，去除率达68.9%。累计产气量与CODcr浓度呈极显著负相关关系，累计产气量=-0.014CODcr+376.08，R2=0.929。
厌氧消化前3d内氨氮含量从1746.1mg·L-1迟缓增加至1862.0mg·L-1，可能是由于蛋白质、氨基酸、尿素等有机物的局部水解，使得氨氮含量升高。3～7d时氨氮含量有所降落，降至1641.3mg·L-1，可能由于厌氧菌将氨氮作为合成本身细胞的氮源，造成氨氮含量降低。7～30d内，氨氮含量呈直线升高趋向，30d时最高可至1964.1mg·L-1，可能由于含氮有机物的持续水解以及厌氧菌的生出息入稳定期，对氨氮的需求量减少所致。45d后，氨氮含量根本维持在1854.3～1881.9mg·L-1(图2-A)。厌氧消化不但不能消减氨氮，以至略有提升，这与Xu等的研讨结果分歧。最终造成沼液的C/N值降低，从15.3降至4.4左右(图2-B)。
前15d内，总磷含量从354.5mg·L-1降至226.2mg·L-1，15～45d内根本稳定在213.6～231.2mg·L-1，60d时升至251.4mg·L-1，但最终总磷去除率达28.6%(图2-B)。厌氧消化除磷可能是由于厌氧沼液中的磷酸盐以有机物作为电子供体先被复原成次磷酸盐，再被复原成磷化氢后随沼气排出。
2.2 不同厌氧消化时间沼液的生物沥浸效果
从图3-A可知：厌氧消化0、7和15d时的沼液经生物沥浸处置4h，pH值从7.5左右快速降至5，然后迟缓降落，72hpH值降至4.5左右。而厌氧消化30、45和60d的沼液经处置4hpH值只降低1.0～1.5，然后再逐步升高，72h时pH值升至8.0左右。这标明沼液厌氧消化时间的延长影响其生物沥浸的效果。
厌氧消化0、7和15d的沼液经生物沥浸处置4h比阻从1×1013m·kg-1降至1×1012m·kg-1以下，生物沥浸4h后比阻迟缓降低并稳定在5×1011m·kg-1左右，脱水性能提升95.1%以上。而厌氧消化较长时间，如30、45和60d沼液经生物沥浸处置后比阻先降低后逐步增加，大于0、7和15d处置的比阻，72h可达(1012～1013)m·kg-1(图3-B)。Liu等研讨发现生物沥浸的pH值与比阻存在关联性，经过改动污泥pH值从而改动外表Zeta电位，进而影响脱水性能。沼液厌氧消化不同时间后其生物沥浸处置前、后的比阻值见表1。无论厌氧消化时间的长短，沼液的比阻均在1×1013m·kg-1以上，属于难脱水。厌氧消化0、7和15d沼液经生物沥浸处置后最低的比阻低于5×1011m·kg-1，属于易脱水。厌氧消化30、45和60d沼液处置后的最低比阻逐步升高，其中厌氧消化60d处置后最低比阻升至2.5×1012m·kg-1，属于中等至难脱水。因而，猪场粪污废水厌氧消化15d内其生物沥浸处置效果较好，但厌氧消化时间大于15d，其处置效果变差。
2.3 不同厌氧消化时间沼液生物沥浸效果的机制剖析
2.3.1 对酸缓冲性能的影响
厌氧消化较长时间沼液的生物沥浸效果差，可能是由于厌氧消化过长使沼液碱度升高，对酸缓冲性能加强，微生物难以生长所致。当向50mL厌氧沼液中参加4.6mol·L-1稀硫酸的体积小于等于0.5mL时，pH值根本维持不变，当继续加微量体积稀硫酸时，pH值忽然显著降落，阐明此时已毁坏沼液的缓冲性。厌氧0、7和15d沼液消弭缓冲性能需求稀硫酸的体积分别为0.5、0.5和0.6mL。厌氧消化时间延长至30、45和60d时，消弭缓冲性所需稀硫酸的体积增至0.7～0.8mL，缓冲性能增加40%～60%(图4)。侯庆杰等在生物沥浸处置洗毛废水时，也发现碱度对其处置影响较大，洗毛废水经化学预酸化后能够提升其生物沥浸的效果，缩短生物沥浸周期。
2.3.2 胞外聚合物(EPS)的影响
猪场粪污废水经过厌氧消化后厌氧菌大量繁衍，同时也产生EPS，进而影响脱水性能。不同厌氧消化时间沼液的总EPS含量如图5所示。前7d内，微生物量少，粪污废水主要以可溶性有机物为主，所以该局部EPS不是真正的EPS。7d后，微生物量开端增加，15～45d其EPS含量逐步增加，从36.4mg·g-1升至45.8mg·g-1，60d时降至38.9mg·g-1。原沼液的比阻(SRF)(表1)与其EPS含量呈显著正相关关系：SRF=8.53EPS-123.04，R2=0.791。因而，厌氧消化使沼液EPS含量增加，进而使脱水性能恶化，可能是造成其生物沥浸效果变差的缘由。
3、结论
猪场粪污工业废水处理时，经厌氧消化后pH值和总碱度增加，对有机物和总磷的去除明显，但对氨氮含量无明显影响，造成最终的C/N值降低。应用生物沥浸法处置不同厌氧消化时间的沼液，发现沼液厌氧消化0～15d内，其生物沥浸效果较好。但厌氧消化时间大于15d，其生物沥浸效果变差，可能由于沼液厌氧消化时间过长，碱度升高，对酸缓冲性能加强，同时亲水性较强的EPS含量增加所致。因而，为便于生物沥浸处置，猪场粪污废水可不经厌氧消化或者厌氧消化时间不宜超越2周。
