污泥颗粒化过程及曝气条件对好氧颗粒的影响研究

论文摘要

好氧颗粒培养条件苛刻、稳定性差、运行能耗高等是限制其推广应用的瓶颈。针对这些缺点,本课题开展了三个部分的工作,分别对好氧颗粒的培养、运行过程中的曝气条件以及颗粒污泥的稳定性做了试验研究和探讨。第一部分为活性污泥颗粒化培养的研究。在SBR反应器中对活性污泥进行颗粒化培养,研究了污泥在颗粒化过程中的理化性状及脱氮性能的变化。实验结果表明:活性污泥颗粒化过程可以分为颗粒形成﹑颗粒生长和颗粒成熟3个阶段。第1阶段,SVI值迅速降低,在30d内由接种时的110ml/g降低到23ml/g;第2阶段,颗粒粒径迅速增加,在15d内由0.25mm增加到0.82mm,该阶段好氧颗粒污泥的SOURh值随着粒径的增加而降低,由80 mg/（g·h）逐步降到35 mg/（g·h）左右,随着颗粒化过程的进行,反应器的反硝化能力逐渐体现,TN去除率由接种时的55%逐步提高到80%;第3阶段,颗粒污泥的理化性状及反应器脱氮效果逐步稳定,总氮去除率可达85%,实现了同步硝化反硝化。第二部分探讨了曝气强度和曝气方式对工艺的影响。首先,在两个相同的SBR反应器中对平均粒径分别为0.38mm和0.96mm的好氧颗粒污泥进行试验研究,考察了4组曝气强度对有机物去除性能和脱氮性能的影响以及DO浓度的周期性变化情况,其中曝气强度用表面升流气速来表示,分别为0.5cm/s、1.5cm/s、2.5cm/s、3.5cm/s并在实验基础上建立了好氧颗粒污泥的结构模型。试验结果表明:曝气强度和颗粒粒径同时影响好氧颗粒污泥对有机物的去除和脱氮能力。曝气强度决定了反应器内DO的浓度及其向颗粒内部的传递深度。当曝气强度在0.5cm/s与2.5cm/s之间时,COD和氨氮的去除率随曝气强度的提高而升高。相同曝气强度下,粒径对氨氮去除效果的影响较小,而对COD去除效果的影响较为显著;当曝气强度小于1.5cm/s时,较小粒径的好氧颗粒污泥对COD的去除效果明显优于粒径较大的好氧颗粒污泥;曝气强度和粒径同时影响NOx-- N（NO3--N与NO2--N之和）积累,对粒径较大的好氧颗粒污泥,需提供较大的曝气强度才能达到理想的反硝化脱氮效果。在利用好氧颗粒污泥进行脱氮的污水处理工艺中,需综合考虑曝气强度和颗粒污泥粒径的影响。其次,在同一反应器中改变曝气方式,考察了曝气方式对好氧颗粒污泥脱氮性能的影响,结果表明,在运行周期的初始阶段采用较大曝气强度,而在后阶段采用较小曝气强度有利于总氮的去除。第三部分结合实验过程中颗粒不稳定现象对影响好氧颗粒稳定性的因素做了分析。致使好氧颗粒污泥不稳定的原因主要有两个方面,一是颗粒内部的较大的传质阻力阻碍了营养物质和DO向颗粒内部的传递;二是颗粒的老化。并提出了提高好氧颗粒污泥稳定性的两个方法:一是采用适当的曝气强度培养较小粒径的好氧颗粒污泥;二是在运行过程中适时排出较大粒径的好氧颗粒污泥。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 好氧颗粒污泥工艺的发展及存在问题
• 1.2 好氧颗粒污泥工艺的研究现状
• 1.3 本课题研究目的、意义及主要内容
• 2 实验材料与方法
• 2.1 试验装置
• 2.2 进水水质
• 2.3 分析测试项目与方法
• 3 活性污泥颗粒化过程中理化性状的变化
• 3.1 研究方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 本章小结
• 4 曝气条件对好氧颗粒污泥去除有机物和脱氮性能的影响
• 4.1 研究方法
• 4.2 不同曝气强度对COD 去除及脱氮性能的影响
• 4.3 不同曝气方式对好氧颗粒污泥脱氮性能的影响
• 4.4 本章小结
• 5 好氧颗粒污泥不稳定性原因及对策探讨
• 5.1 好氧颗粒污泥不稳定性的原因
• 5.2 增强好氧颗粒污泥稳定性的措施探讨
• 5.3 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文