改良型A~2/O工艺脱氮除磷效果及其影响因素研究

论文摘要

随着水体“富营养化”问题的日益突出,污水排放标准的不断紧缩,污水处理技术逐渐从单一去除有机物为目的的阶段进入既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段,以控制富营养化为目的的脱氮除磷已成为当今污水处理领域的研究热点之一。A2/O工艺由于具有构造简单、总水力停留时间短、运行费用低、控制复杂性小、不易产生污泥膨胀等优点,被广泛应用在我国现有的需脱氮除磷的城市污水处理厂中。但传统的A2/O生物脱氮除磷工艺存在诸多问题,如由于反硝化菌和聚磷菌在碳源上存在竞争,难以同时高效脱氮除磷；其次为达到较好脱氮效果,需要较大的内回流比而导致运行费用较高。针对这些问题,提出了改良型A2/O工艺,它采用了回流污泥预缺氧反硝化技术,以提高系统的脱氮除磷效果,同时降低运行费用。本课题以人工模拟生活污水为处理对象,结合连续流模型试验,全面系统地考察了改良型A2/O系统对污水中有机物、氮和磷的去除效果。在系统稳定运行基础上,探讨了MLSS、SRT、DO、有机负荷率、硝态氮浓度等因素对改良型A2/O系统氮磷去除效果的影响；分析了系统内聚磷污泥的特性,采用PCR-DGGE法分析了改良型A2/O系统微生物种群结构的特点及演变。在控制好各种运行条件的情况下,改良型A2/O系统长期的运行结果表明,系统对COD、TN和TP的平均去除率可分别达到93.7%,84.1%和93.2%。出水水质平均值COD为26 mg/L,NH4+-N为0.27mg/L, TN为5.243 mg/L,TP为0.958 mg/L。出水指标达到国家《污水综合排放标准》（GB18917-2002）二级排放标准。改良型A2/O系统长期的运行结果表明,系统厌氧池、缺氧池和好氧池中的MLSS维持在3000 mg/L以上且比较接近时,系统的脱氮除磷效果较好。系统MLSS的变化对脱氮除磷的效果影响较大,应尽量保持系统MLSS稳定。将改良型A2/O系统PAO污泥的SRT分别设为8d、10 d、12 d、15 d,考察四种SRT条件下系统的脱氮除磷效果,发现改良型A2/O系统合适的SRT为10～12 d。考察系统在不同DO浓度下的脱氮除磷效果,发现DO对COD去除效果影响很小,DO越高氨氮去除效果越好,但对总氮的去除效果有所降低。DO控制在2.0～3.0 mg/L时系统除磷效果达到或接近最佳。通过静态试验发现系统厌氧释磷临界有机负荷率为0.120（g,COD）/（g,MLSS）。硝酸盐对厌氧释磷的抑制作用较为明显,厌氧释磷过程发生在反硝化过程结束后。有机物初始浓度越高反硝化速率越快,所需时间越短。试验期间系统SVI处于105～194 mL/g之间。厌氧段、缺氧段、好氧段的平均含磷率分别为3.68%、4.16%和4.70%。采用PCR-DGGE法对改良型A2/O系统启动和稳定运行阶段厌氧区和好氧区的种群结构进行分析,结果表明：系统启动阶段种群结构变化较大,稳定运行时期种群结构总体保持稳定。系统厌氧区与好氧区微生物种群结构有着较高的相似性,厌氧区比好氧区优势种群的种类更多。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 我国水资源与水环境现状及面临的问题
• 1.1.1 我国的水资源现状
• 1.1.2 我国的水环境现状
• 1.1.3 我国水环境保护面临的问题
• 1.2 氮、磷循环与水体富营养化
• 1.2.1 自然界中氮、磷的循环及水体中氮、磷的来源
• 1.2.2 氮磷污染与水体富营养化
• 1.3 生物脱氮除磷基本原理
• 1.3.1 生物脱氮基本原理
• 1.3.2 生物除磷的基本原理
• 1.3.3 反硝化除磷的基本原理
• 1.4 生物脱氮除磷工艺
• 2/O工艺'>1.4.1 A²/O工艺
• 1.4.2 BCFS工艺
• 1.4.3 序批式反应器（SBR）工艺系统
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验用水来源与水质
• 2.2 试验装置与仪器
• 2.2.1 试验装置与原理
• 2/O工艺整体处理效果的因素'>2.2.2 影响改良型A²/O工艺整体处理效果的因素
• 2.2.3 试验仪器
• 2.3 试验分析项目与检测方法
• 2.3.1 常规指标的检测
• 2.3.2 活性污泥中DNA的粗提与纯化
• 2.3.3 PCR扩增
• 2.3.4 变形梯度凝胶电泳（DGGE）
• 2/O系统的运行效果'>第三章 改良型A²/O系统的运行效果
• 2/O系统的启动'>3.1 改良型A²/O系统的启动
• 3.1.1 活性污泥培养方案的选择
• 3.1.2 试验的启动
• 3.2 运行参数的确定
• 3.3 COD去除特性
• 3.4 氨氮的去除特性
• 3.5 总氮的去除特性
• 3.6 总磷的去除特性
• 2/O系统内DO、ORP和pH的沿程典型变化规律'>3.7 改良型A²/O系统内DO、ORP和pH的沿程典型变化规律
• 3.7.1 DO、ORP和pH的沿程变化规律
• 3.7.2 DO变化的理论分析
• 3.7.3 ORP变化的理论分析
• 3.7.4 pH变化的理论分析
• 2/O系统的运行中出现的问题'>3.8 改良型A²/O系统的运行中出现的问题
• 3.8.1 污泥膨胀的产生与控制
• 3.8.2 污泥上浮的产生与控制
• 3.9 本章小结
• 2/O系统的主要影响因素'>第四章 改良型A²/O系统的主要影响因素
• 4.1 MLSS对系统脱氮除磷的影响
• 4.2 SRT对系统脱氮除磷的影响
• 4.3 DO对系统脱氮除磷的影响
• 4.4 有机负荷率对厌氧释磷和好氧吸磷的影响
• 4.5 硝态氮对厌氧释磷的影响
• 4.6 聚磷污泥的特性
• 4.6.1 聚磷污泥沉降性
• 4.6.2 聚磷污泥含磷率
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统启动和运行阶段种群结构分析
• 5.1 取样条件
• 5.2 活性污泥样品总DNA提取结果
• 5.3 总DNA的PCR的扩增结果
• 5.4 变形梯度凝胶电泳（DGGE）分离扩增16S rDNA片段结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢