除磷脱氮SBR-臭氧污泥减量工艺研究

论文摘要

剩余污泥产量大、处理费用高、易产生二次污染,它的处理与处置已成为污水处理厂一个令人头疼的问题。由此诞生的污泥减量化技术成为水环境保护的重要研究方向。而随着水体富营养化趋势的加剧,氮、磷等植物营养素的去除也已成为城市污水厂的重要任务。但在实际运行中发现,除磷脱氮效果会因污泥产率降低和进水有机物浓度低而难于提高。由此,本文试图利用臭氧破解污泥破解效率高、能耗低、不易造成二次污染等特点,一方面达到污泥减量目的,另一方面利用破解污泥转化的有机物补充除磷脱氮所需碳源,提高除磷脱氮效果,实现污泥减量与除磷脱氮的有效融合和提高。本文以臭氧破解污泥和除磷脱氮SBR相结合的工艺为研究对象,研究臭氧化作用对污泥减量过程的影响以及对除磷脱氮效果的影响,研究结果表明:①臭氧氧化污泥时,部分用于破解细胞壁,释放出蛋白质,部分用于降解溶液中已有物质,如蛋白质和氨氮。本论文提出了臭氧表观破解产率,在表观破解产率相同的情况下,选用较低浓度,并由此得出最佳臭氧投加量为0.16gO3/gSS。②污泥经臭氧化后,污泥溶液中的DO消耗迅速,即使投加量高达0.2gO3/gSS时污泥DO下降到0.3mg/L以下所需时间也不超过30min,但溶液的氧化性却要维持2h左右。结合后续SBR除磷脱氮工艺（1.5h厌+3.5h好+1.5h缺+0.5h后好+1h换水）,提出了臭氧化污泥静置2h后缓慢回流至系统的初期厌氧段。③以除磷脱氮SBR为污水处理工艺,分别结合0.1 L/L·d,0.2 L/L·d,0.3 L/L·d和0.4 L/L·d四个不同臭氧化污泥回流比进行试验,相对较低臭氧化污泥回流比（0.1 L/L·d,0.2 L/L·d）时,对系统出水影响不明显,相对较高臭氧化污泥回流比（0.3 L/L·d,0.4 L/L·d）时,系统出水受到显著影响。④长期运行过程中,OSBR-0.1和OSBR-0.2系统中污泥活性基本接近SBR系统,并有效抑制了SBR的污泥膨胀。OSBR-0.3和OSBR-0.4系统污泥活性在运行初期会大幅下降,后期基本维持在稳定水平,分别为SBR的70%和60%左右,所有臭氧化系统均没有出现无机物累积现象。⑤SBR、OSBR-0.1、OSBR-0.2、OSBR-0.3和OSBR-0.4五个系统依次对应的表观污泥产率为0.366gMLSS/gCOD,0.231gMLSS/gCOD,0.146gMLSS/gCOD,0.081gMLSS/gCOD和0.037gMLSS/gCOD,OSBR系统分别减量37%,60%,78%和90%。综合运行期间系统出水水质与污泥活性,0.2 L/L?d臭氧化污泥回流比是一个较佳的选择,出水水质良好,60%的污泥减量效果,且污泥活性保持良好,进一步保证了系统的长期出水水质。综上所述,本论文研究的除磷脱氮SBR-臭氧污泥减量在控制一定的污泥回流比的情况下,不影响出水水质,同时可取得良好的污泥减量效果。研究成果具有较强的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 污泥问题概述
• 1.1.1 污泥性质
• 1.1.2 我国污泥产量发展状况
• 1.1.3 污泥处理处置现状与存在的问题
• 1.1.4 污泥减量的必要性
• 1.2 污泥减量方法
• 1.2.1 降低细菌的净合成量
• 1.2.2 通过溶胞强化细菌自身氧化速率
• 1.2.3 利用微型动物对污泥减量化的研究
• 1.3 臭氧氧化污泥减量技术
• 1.3.1 臭氧性质
• 1.3.2 臭氧氧化反应机理
• 1.3.4 臭氧氧化污泥减量技术的影响因素
• 1.3.5 臭氧氧化污泥减量技术的研究现状
• 1.4 课题研究意义及研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 研究目的及意义
• 1.4.3 主要研究内容
• 2 臭氧化污泥减量－除磷脱氮SBR 工艺试验
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 臭氧
• 2.1.2 试验污泥
• 2.1.3 试验用水
• 2.2 测试方法
• 2.2.1 气相臭氧浓度
• 2.2.2 蛋白质测定
• 2.2.3 常规指标测定
• 2.3 试验装置和工艺流程
• 2.3.1 臭氧静态试验装置
• 2.3.2 污泥臭氧化－脱氮除磷SBR 联合的试验装置及工艺流程
• 2.4 主要研究内容和试验方法
• 2.4.1 污泥的培养、驯化
• 2.4.2 臭氧氧化污泥的静态试验研究
• 2.4.3 臭氧化－SBR 工艺运行效能
• 3 臭氧化作用过程研究
• 3.1 臭氧化污泥
• 3.2 臭氧氧化对污泥性能的影响
• 3.2.1 污泥浓度
• 30和SVI'>3.2.2 SV₃₀和SVI
• 3.2.3 COD，蛋白质和多糖
• 3.2.4 氮和磷
• 3.2.5 pH 值和VFA
• 3.3 臭氧间接作用的结果
• Cr、蛋白质和多糖的变化'>3.3.1 臭氧化后静置溶液中的COD_Cr、蛋白质和多糖的变化
• 3-N 和TN 变化'>3.3.2 臭氧化后静置污泥中的NH₃-N 和TN 变化
• 3.3.3 臭氧化后静置污泥中的磷酸盐、TP 和VFA 变化
• 3.3.4 DO 和ORP
• 3.3.5 臭氧化污泥的回流
• 3.4 本章小结
• 4 SBR－臭氧污泥减量工艺总体运行效能
• 4.1 污泥驯化及储磷培养
• 4.1.1 污泥驯化
• 4.1.2 污泥的储磷培养
• 4.2 试验结果
• 4.2.1 系统启动
• 4.2.2 污染物去除效果
• 4.2.3 污泥活性及沉降性能
• 4.2.4 污泥产率对比
• 4.3 小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录