A~2/O工艺反硝化除磷性能及控制策略

论文摘要

水体富营养化是当今世界面临的重大水体污染问题之一。近年来,尽管我国污水处理率不断提高,但是由于氮磷引起的水体富营养化问题仍未获得有效解决。目前我国污水处理厂脱氮除磷工艺普遍存在能耗高、效率低及运行不稳定的缺点。因此,如何提高传统生物脱氮除磷工艺营养物去除效果,成为现阶段以待解决的重大课题。A2/O工艺作为一种同步脱氮除磷工艺,由于其具有构造简单、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工艺存在基质竞争、泥龄矛盾、总氮去除率难于提高等一些弊端。反硝化除磷这一近来颇受关注的污水生物处理新技术可在一定程度上缓解A2/O工艺的固有矛盾。为促进A2/O工艺的研究发展,尤其是促进其在低C/N比污水处理中的应用,本课题以人工合成生活污水为处理对象,结合连续流模型试验,全面系统地研究了A2/O工艺中强化反硝化除磷脱氮的可行性、各运行工况及进水条件等对工艺运行效果的影响作用以及pH、ORP在反应器内的变化规律,并对ORP能否作为反硝化除磷过程的控制参数进行了探讨。在稳定运行A2/O反硝化除磷系统之后,首先探讨了进水COD/TN对A2/O反硝化除磷工艺去除氮磷的影响作用。当进水COD/TN比值较低（3.19～4.07）时,系统仍可获得较好的除磷效果:TP去除率为92.42%,出水TP为0.47mg/L。由于进水COD浓度偏低,系统对TN的去除率为69.6%,有待于进一步提高,增大进水有机负荷,提高COD/TN比值（4～7之间）,可以增强工艺脱氮除磷效果;但当COD/TN高达9以后,虽然脱氮效果可保持稳定,但缺氧吸磷受到抑制,TP总去除量中反硝化吸磷比率下降,好氧吸磷比率升高。由此可见,A2/O反硝化除磷系统比较适合于处理COD/TN为4～7的生活污水,而该比值较符合我国生活污水的C/N比值,这将使A2/O工艺在我国的推广应用前景更加广阔。A2/O系统长期的运行结果表明,进水COD/TN、SRT和缺氧、好氧体积比,混合液回流比都会影响A2/O系统的脱氮除磷效果。当COD/TN控制为7左右、SRT控制为15d、混合液回流比控制在250%、缺氧、好氧体积比为5:8时,系统的脱氮除磷效果能够同时达到最佳状态。通过控制曝气池中的DO浓度,能够控制有机物降解、硝化反应及好氧吸磷反应速率,继而可有效控制最后出水的有机物、氨氮及总磷浓度。厌氧和缺氧池中ORP的绝对值大小与厌氧放磷和缺氧吸磷效果存在一定的相关关系,可以通过ORP的在线检测很好地指示系统厌氧放磷和缺氧吸磷的程度。因此,提出了ORP和DO的联合监测与控制可有效地实现A2/O系统运行过程的稳定。另外,pH值可以作为一个指示反应状态的参数,但不考虑其作为A2/O工艺的控制参数。系统研究了其在处理人工合成啤酒废水过程中的污泥膨胀问题及其恢复措施。系统在稳定状态下,好氧区的平均DO浓度为1.08 mg·L-1左右时,该工艺能获得良好的污染物去除特性,COD、NH4+-N、TN以及PO43--P的平均去除率分别能够达到86.8%、97.5%、86.5%和95.5%。但是该条件下污泥的沉降性能受到很大影响,其SVI从最初的130.1mL·g-1升高到265.8 mL·g-1,并有继续上升的趋势,引起污泥膨胀。经分析,好氧区偏低的有机负荷是主要原因。好氧区的平均DO浓度从1.08mg·L-1提高至2.16 mg·L-1时,污泥的沉降性能得到部分改善,SVI能降低至200mL·g-1左右但未进一步降低。在好氧区首端引入15%的原水旁流,创造适合絮状菌增殖的环境,经过30d的运行,SVI降低至100mL·g-1左右,污泥膨胀得到恢复。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 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 污水生物脱氮除磷理论及研究现状
• 1.2.1 传统生物脱氮理论
• 1.2.2 传统生物除磷机理
• 1.2.3 同步生物脱氮除磷工艺技术现状
• 1.3 反硝化除磷脱氮新理论和新技术
• 1.3.1 反硝化除磷脱氮代谢理论
• 1.3.2 反硝化除磷的影响因素
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2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
• 2.2.2 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 其它指标的检测
• 2/O 工艺的反硝化聚磷的物料衡算'>2.4 A²/O 工艺的反硝化聚磷的物料衡算
• 2.4.1 厌氧放磷量的计算
• 2.4.2 缺氧吸磷量的计算
• 2.4.3 好氧吸磷量的计算
• 2/O 工艺反硝化除磷的强化及其性能'>第3章 A²/O 工艺反硝化除磷的强化及其性能
• 3.1 反硝化除磷现象的强化
• 2/O 工艺对于磷的去除和反硝化除磷性能'>3.2 A²/O 工艺对于磷的去除和反硝化除磷性能
• 2/O 工艺对氮的去除'>3.3 A²/O 工艺对氮的去除
• 2/O 工艺对COD 的去除'>3.4 A²/O 工艺对COD 的去除
• 3.5 本章小结
• 2/O 工艺稳定运行影响因素的研究'>第4章 A²/O 工艺稳定运行影响因素的研究
• 2/O 工艺的影响'>4.1 COD/TN 比对A²/O 工艺的影响
• 4.1.1 C/N 比对氮的去除的影响
• 4.1.2 C/N 比对磷的去除的影响
• 4.1.3 C/N 比对反硝化除磷的影响
• 4.1.4 C/N 比对COD 去除的影响
• 2/O 工艺的影响'>4.2 碳源对A²/O 工艺的影响
• 2/O 系统的脱氮除磷特性'>4.2.1 不同碳源下A²/O 系统的脱氮除磷特性
• 4.2.2 不同碳源对污泥中PHA 含量及成分的影响
• 4.2.3 不同碳源对污泥中糖原含量及变化的影响
• 4.2.4 碳源类型对TN 去除的影响
• 4.2.5 碳源类型对TP 去除的影响
• 2/O 工艺的影响'>4.3 内循环比对A²/O 工艺的影响
• 4.3.1 硝化液回流比对COD 去除的影响
• 4.3.2 硝化液回流比对系统除磷的影响
• 4.3.3 硝化液回流比对氮的去除的影响
• 4.3.4 硝化液回流比对缺氧吸磷磷的影响
• 2/O 工艺的影响'>4.4 缺氧好氧体积比对A²/O 工艺的影响
• 4.4.1 体积比对氮的去除的影响
• 4.4.2 体积比对磷的去除的影响
• 4.4.3 体积比对于反硝化除磷的影响
• 4.4.4 容积比对COD 去除的影响
• 2/O 工艺的影响'>4.5 SRT 对A²/O 工艺的影响
• 4.5.1 SRT 对COD 去除的影响
• 4.5.2 SRT 对氮去除的影响
• 4.5.3 SRT 对磷去除的影响
• 4.6 本章小结
• 2/O 反应器内DO、PH 和ORP 的变化规律'>第5章 A²/O 反应器内DO、PH 和ORP 的变化规律
• 5.1 DO 和ORP 及pH 值的延程变化规律
• 5.2 反应器内DO、pH 和ORP 的沿程变化规律分析
• 5.2.1 DO 的沿程变化和控制
• 5.2.2 ORP 的沿程变化理论分析
• 5.2.3 pH 的沿程变化理论分析
• 5.3 本章小结
• 2/O 工艺的污泥膨胀问题及恢复研究'>第6章 A²/O 工艺的污泥膨胀问题及恢复研究
• 6.1 稳定运行期间污泥沉淀性能的变化
• 6.2 污泥膨胀的原因及恢复分析
• 6.2.1 pH 对污泥膨胀的影响
• 6.2.2 DO 的影响分析
• 6.2.3 负荷的影响分析
• 6.3 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