解偶联剂对污水处理系统硝化作用的影响研究

论文摘要

剩余污泥减量化是目前废水处理领域面临的难点和热点之一。目前为止,尚未提出一种实用性强、污泥减量效果好、经济环保的污泥减量化技术。投加化学解偶联剂法以其污泥减量效果好、运行管理方便等优点受到人们越来越多地关注。本文基于国内外解偶联剂技术研究现状,主要考察解偶联剂对城市污水处理系统硝化作用的影响,采取序批式连续曝气运行的方式,选择毒性相对较小的解偶联剂2,6-DCP（DCP）进行研究,主要考察加入解偶联剂后改变对硝化作用影响较大的环境因素温度和pH对污泥减量效果和氨氮去除率的影响,选取了对污泥减量效果较好且对氨氮去除率影响较小的温度和pH值进行为期一个月的实验考察DCP对污泥减量效果及硝化作用受时间的影响,并考察了DCP对活性污泥沉降性能以及脱水性能的影响,分析DCP对胞外聚合物及其组分的影响,阐述EPS总量及糖类、蛋白质含量的变化情况对污泥容积指数（SVI）及过滤比阻（SRF）的影响。在DCP浓度筛选实验中,综合评价DCP对污泥减量效果、系统基质去除率的影响确定最佳DCP作用浓度=20mg·L-1。在温度和pH的确定的实验中,研究发现污泥减量效果随温度和pH的增大而提高,加入DCP对C类物质的去除率影响很小,会使其去除率降低6%9%;而DCP对N类物质去除率影响很大,最高可使氨氮去除率降低90.2%,随着温度和pH的提高这种影响会改善,在温度=25℃,pH=8的条件下,对N类物质去除率的影响相对最小,氨氮去除率下降约54.2%,污泥减量效果约为37.3%。通过对比发现,改变外界环境条件,DCP对COD去除率的影响不大,而改变温度和pH可以改变解偶联剂对氨氮去除率的影响程度。在DCP对硝化作用的长期影响实验中,DCP刚加入时污泥产率、COD去除率和氨氮去除率波动都很大,在半个月后逐渐趋于稳定,氨氮去除率随着时间增长不断得到恢复,在30天实验结束时氨氮去除率相对于对照实验下降约49.0%,且仍有上升趋势,比短期作用下氨氮去除率提高了5.2%,初步推断氨氧化菌受DCP影响的恢复期比较长,随着时间的进一步增长可能会出现更好的效果,说明DCP对氨氮去除率的影响会随着时间的增长而得到恢复。在30天的连续运行过程中污泥的性质发生了改变,SVI在加入解偶联剂初期出现了较大的波动,运行到22天时基本达到稳定状态,SVI值稍高于空白反应器中的值,从表观现象看,污泥具有良好的沉降性;加入DCP的反应器其平均过滤比阻为1.02×109s2·g-1,接近于可过滤比阻,且小于空白反应器,说明在投加DCP的废水处理系统中,能够降低活性污泥的过滤比阻,增加了污泥的可过滤性,有利于活性污泥的脱水;DCP使氧气吸收速率相比对照试验提高了16.7%,增加了污泥的活性。实验过程中污泥中EPS的总量下降约15.3%,EPS总含量的降低使活性污泥的比阻降低,增强污泥的可过滤性;增加污泥的SVI,但污泥仍能表现良好的沉降性。EPS中糖类和蛋白质含量的变化与活性污泥的SVI和比阻的变化呈现一定的相关性。解偶联剂对硝化作用的影响在国内外鲜有报道,本研究为该领域国内外的研究进展提供理论及技术基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 剩余活性污泥减量技术研究现状
• 1.2.1 基于隐性生长的污泥减量化技术
• 1.2.2 基于生物捕食的污泥减量化技术
• 1.2.3 基于解偶联生长的污泥减量化技术
• 1.3 国内外解偶联剂研究现状
• 1.3.1 国外解偶联剂研究现状
• 1.3.2 国内解偶联剂研究现状
• 1.3.3 添加化学解偶联剂可能存在的负面影响
• 1.4 课题来源和研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 课题研究内容
• 1.5 本课题的研究意义及创新点
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 活性污泥的驯化培养
• 2.1.1 人工模拟污水的组成与浓度
• 2.1.2 活性污泥的培养
• 2.2 主要实验材料及仪器
• 2.2.1 主要实验材料
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.3 实验测定项目及方法
• 2.3.1 水质指标检测方法
• 2.3.2 污泥性质指标检测方法
• 2.3.3 污泥胞外聚合物含量分析
• 2.4 实验方案设计
• 2.4.1 DCP 浓度实验
• 2.4.2 温度和pH 值对硝化作用的影响实验
• 2.4.3 考察解偶联剂长期作用对硝化作用的影响
• 2.4.4 考察解偶联剂长期作用对污泥性质的影响
• 第3章 DCP 对硝化作用的影响研究
• 3.1 DCP 最佳浓度的确定
• 3.2 温度和pH 对硝化作用的影响
• 3.2.1 温度的影响
• 3.2.2 pH 的影响
• 3.3 DCP 对硝化作用的长期影响
• 3.3.1 DCP 对污泥产率及COD 去除率的影响
• 3.3.2 DCP 对硝化作用的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 DCP 对活性污泥特性的影响
• 4.1 DCP 对活性污泥沉降性能和脱水性能的影响分析
• 4.1.1 DCP 活性污泥沉降性能的影响分析
• 4.1.2 DCP 活性污泥脱水性的影响分析
• 4.2 DCP 对活性污泥活性的影响分析
• 4.3 解偶联剂DCP 对活性污泥胞外聚合物的影响分析
• 4.3.1 DCP 作用下糖和蛋白质对活性污泥沉降性的影响分析
• 4.3.2 DCP 作用下糖和蛋白质对活性污泥脱水性的影响分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢