基于CAST工藝的低碳氮比城市污水高效脫氮調(diào)控技術(shù)研究.pdf

1、三峽成庫后，因水流減小導(dǎo)致水體自凈能力的減弱，氮磷過量排放引起的庫區(qū)富營養(yǎng)化問題越來越嚴(yán)峻，尤其在前年無錫太湖藍(lán)藻事件，更引起人們對三峽庫區(qū)氮磷過量排放的擔(dān)憂，對庫區(qū)污水進(jìn)行深度除磷脫氮的要求越來越迫切。CAST工藝(CyclicActivated Sludge Technology)作為SBR一種新的變型工藝，具有良好的脫氮除磷功能，又由于其占地面積較小、無需初沉池和二沉池、基建及運(yùn)行費(fèi)用低，比較適合三峽庫區(qū)地少和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)緊張的特點(diǎn)，

2、同時CAST工藝由于設(shè)置生物選擇池限制絲狀菌的生長，操作自動化程度高、勞動強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，近年來在我國特別是三峽庫區(qū)的應(yīng)用越來越廣泛。
　　 雖然CAST工藝的研究很多，但其生產(chǎn)性試驗(yàn)的研究尚處于初步階段，本課題針對TN平均約60mg/L的高氮城市進(jìn)水CAST工藝，對其污泥培養(yǎng)馴化、工藝調(diào)試、優(yōu)化運(yùn)行控制全程和運(yùn)行過程中生化系統(tǒng)中微生物變化等進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究。在2008年，對CAST工藝去除CODCr、TN、NH3-N等污染

3、物的特性進(jìn)行了研究，并就生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析。通過對影響CAST工藝運(yùn)行關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對影響因素的不同作用規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究，尋找適合李家沱污水處理廠水質(zhì)水量的冬季低溫期和常溫期最佳運(yùn)行模式。在對2008年各種運(yùn)行數(shù)據(jù)分析的前提下，重點(diǎn)對影響脫氮的因素及規(guī)律進(jìn)行了分析，提出適合李家沱污水處理廠將來水量增大脫氮壓力增加的運(yùn)行模式。在2009年的實(shí)驗(yàn)中對脫氮過程ORP的變化規(guī)律、影響因素和指示作用以及微生物與脫氮的關(guān)系等進(jìn)行了初

4、步的研究。
　　 在實(shí)驗(yàn)工程中采用了五種運(yùn)行模式來研究CAST工藝，即A：進(jìn)水0.5h-進(jìn)水/曝氣1.5h-沉淀1h-潷水1h；B(初步設(shè)計(jì)采用模式)：進(jìn)水/曝氣2h-沉淀1h-潷水1h；C：進(jìn)水/曝氣2h-微曝1h-沉淀1h-潷水1h；D：進(jìn)水1h-曝氣2h-沉淀2h-潷水1h：E：進(jìn)水/曝氣3h-沉淀2h-潷水1h。根據(jù)近一年的實(shí)際運(yùn)行情況，選定C模式：進(jìn)水/曝氣2h-微曝1h-沉淀1h-潷水1h為冬季低溫期運(yùn)行模式，對DO

5、、MLSS等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，主曝階段DO控制在3.0～4.0mg/L，微曝階段DO控制在0.5mg/L以下，污泥齡控制為15～20d，MLSS值控制在4000～6000mg/L，污泥回流比約30％時，系統(tǒng)可取得最好的脫氮效果，此時脫氮率基本在75％左右。選定了B模式(設(shè)計(jì)模式)：進(jìn)水/曝氣2h-沉淀1h-潷水1h為常溫期運(yùn)行模式，并通過實(shí)驗(yàn)確定MLSS、DO等運(yùn)行參數(shù)，DO控制2.0～3.0mg/L，MLSS值控制在4000～500

6、0mg/L，相應(yīng)的污泥齡為14～16d，污泥回流比為20％時系統(tǒng)處理效果最優(yōu)。
　　 通過近2年的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)CAST工藝采用不同的運(yùn)行模式時，處理效果顯著不同；在對CAST工藝實(shí)際運(yùn)行管理中，應(yīng)首先摸清實(shí)際進(jìn)水情況，根據(jù)實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)合理選定運(yùn)行模式和各項(xiàng)控制參數(shù)，重視進(jìn)水中因工業(yè)廢水進(jìn)入產(chǎn)生的高氮和低C：N現(xiàn)象帶來的脫氮壓力；在實(shí)際設(shè)計(jì)中，為取得較好的脫氮效果，建議氮負(fù)荷率取值不應(yīng)高過0.04gN/gMLSS.d；污泥齡控制

7、在15～20d左右。
　　 目前，李家沱污水處理廠進(jìn)行較少，負(fù)荷不高，未來水量增大會帶來嚴(yán)重脫氮壓力，因此本課題進(jìn)行了強(qiáng)化同步硝化反硝化試驗(yàn)，提出了DO水平梯級控制的概念。運(yùn)用DO梯級控制，合理選擇運(yùn)行參數(shù)，CODCr、BOD5等污染物可以得到穩(wěn)定有效的去除效率，而TN的去除率也提高了10％～15％左右，出水TN濃度基本在15mg/L以下，TN出水平均在11mg/L左右，達(dá)到或接近《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918

8、-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。
　　 ORP作為運(yùn)行控制參數(shù)之一，在脫氮過程中越來越顯示其作用，為此，在2009年進(jìn)行ORP與脫氮效果的初步研究，尋找和探索了CAST工藝中厭氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)ORP與CODcr、NH3-N、硝態(tài)氮等物質(zhì)濃度的關(guān)系。研究ORP值隨進(jìn)水水質(zhì)變化而變化，但ORP的變化有一定的規(guī)律，在厭氧區(qū)ORP和CODCr、NH3-N的濃度乘積與硝態(tài)氮濃度的比值的對數(shù)線性相關(guān)性較好R2=0.9146，在主反應(yīng)區(qū)曝氣階段ORP值

9、與LnDO相關(guān)性系數(shù)為R2=0.8708。
　　 污水處理裝置中起污水凈化作用的主要是各種細(xì)菌，微生物與細(xì)菌之間存在相互依賴的功能關(guān)系，微型動物的群落結(jié)構(gòu)在很大程度上反應(yīng)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，因此，微生物可以指示污水處理效果的好壞。通過對CAST工藝微生物特別是纖毛蟲種類、數(shù)量的變化和對應(yīng)的出水理化參數(shù)的Pearson相關(guān)性分析的研究證明：有肋檐纖蟲、龍骨漫游蟲、小口鐘蟲為微生物的優(yōu)勢種；纖毛蟲中優(yōu)勢種屬與出水的理化參數(shù)呈一定的相關(guān)性，