SBR法短程硝化反硝化脱氮除磷的实时控制

论文摘要

由于氮、磷的过量排放而引起的水体富营养化成为当前人类最为关注的环境问题之一。提高传统脱氮除磷工艺的脱氮除磷效率,开发高效、节能的污水处理新工艺,成为污水脱氮除磷技术领域的热点。本课题以自配模拟生活污水为研究对象,对SBR短程硝化反硝化脱氮过程进行全程在线监测。结果表明,在短程硝化反硝化脱氮过程中,体系DO、ORP和pH值的变化同COD和“三氮”的浓度变化之间具有良好的相关性,可依据DO、ORP、pH值的变化来实时控制硝化和反硝化过程。即在硝化阶段,以DO值出现第二次上升并保持稳定,ORP出现平台,pH出现凹点由下降转为上升,作为短程硝化反应的终点;在反硝化阶段,以pH值出现凸点,由上升转为下降,结合ORP值下降速率减缓点,作为反硝化反应终点。通过实时控制运行SBR短程硝化反硝化脱氮工艺,硝化时间缩短至210分钟,反硝化时间缩短至45分钟。与传统固定时间运行模式相比,既节省了反应时间,又节约了能耗。课题同时以ORP和pH为控制参数,对不同电子受体反硝化除磷过程进行了实时控制。结果得出,无论是以NO2-还是以NO3-为电子受体的反硝化除磷系统,ORP和pH值与体系中COD和磷酸盐的变化都具有密切的相关性。可以将ORP作为反硝化除磷过程的控制参数,实时控制反硝化除磷反应厌氧和缺氧阶段的运行;而pH作为反硝化除磷的重要参数,可以根据其值的变化结合ORP值的变化控制厌氧反应时间,但不能确定其是否可以作为缺氧反应终点的指示参数。通过对NO2-/NO2-为电子受体反硝化除磷过程的实时控制,将两系统的厌氧时间控制为180min,缺氧时间分别控制为175min和155min。同样大大缩短了厌氧和缺氧运行的时间,节约了能源消耗。课题最后通过改变配水中N、P浓度对SBR双污泥短程硝化反硝化脱氮除磷工艺进行了初步研究。考察了不同N、P浓度条件下系统的脱氮除磷效率。结果表明,该系统对试验拟定的高浓度和低浓度氮、磷废水都有良好的去处效果,COD、氨氮、磷酸盐的去除率分别在89-80%、95-96%和88.9-91.5%。试验还表明,当降低入水N/P时,系统会因为反硝化阶段电子受体不足,导致系统除磷效率下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 短程硝化脱氮机理及其研究现状
• 1.2.2 反硝化除磷工艺机理及其研究现状
• 1.2.3 污水处理实时控制技术的研究
• 1.2.4 双污泥系统的研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 2 试验材料与方法
• 2.1 试验所用污泥及用水水质
• 2.1.1 试验用污泥
• 2.1.2 试验用水水质
• 2.2 反应器装置
• 2.3 试验分析项目与检测方法
• 2.3.1 项目分析及监测仪器
• 2.3.2 项目检测方法
• 3 短程硝化反硝化脱氮过程的实时控制
• 3.1 短程硝化污泥的培养
• 3.1.1 短程硝化污泥的培养方案
• 3.1.2 短程硝化污泥的培养结果
• 3.2 DO、ORP和pH作为短程硝化脱氮过程实时控制参数的研究
• 3.2.1 试验方案设计
• 3.2.2 DO、ORP和pH变化同COD降解、三氮转化的相关性
• 3.2.3 DO、ORP和pH作为短程硝化脱氮过程实时控制参数的可行性分析
• 3.3 本章小节
• 4 不同电子受体反硝化除磷过程的实时控制
• 4.1 不同电子受体反硝化聚磷菌的培养
• 4.1.1 硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌的培养
• 4.1.2 亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌的培养
• 4.1.3 不同电子受体反硝化除磷效果分析
• 4.2 pH、ORP作为反硝化除磷过程实时控制参数的研究
• 4.2.1 硝酸盐为电子受体的反硝化除磷过程的实时控制
• 4.2.2 亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷过程的实时控制
• 4.2.3 ORP和pH作为反硝化除磷控制参数的探讨
• 4.2.4 结果与讨论
• 4.3 不同电子受体反硝化除磷能力的对比
• 4.4 本章小节
• 5 两段SBR双污泥短程硝化反硝化脱氮除磷技术的研究
• 5.1 试验方案设计
• 5.2 不同入水N、P浓度对系统COD去除及脱氮除磷效果的影响
• 5.2.1 工艺对COD的去除效果
• 5.2.2 工艺对氨氮的去除效果
• 5.2.3 工艺对磷酸盐的去除效果
• 5.2.4 降低N/P对工艺处理效果的影响
• 5.3 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢