高氨氮污泥消化液生物脫氮工藝與優(yōu)化控制.pdf

1、污泥消化液來自污泥厭氧消化過程中產(chǎn)生的上清液和污泥脫水液,其氨氮濃度高,C/N比低,采用常規(guī)處理工藝難以達(dá)到理想的脫氮效果。除此之外,污泥消化液產(chǎn)生的氮負(fù)荷對污水處理廠的出水水質(zhì)有顯著影響,因此針對高氨氮污泥消化液脫氮處理新工藝和新技術(shù)的開發(fā)和研究,可降低污水處理廠氨氮負(fù)荷,起到提高水質(zhì)和節(jié)能降耗的作用,同時該研究可豐富污水生物脫氮技術(shù)體系,具有重要的理論和應(yīng)用價值。
　　以某污水處理廠實際污泥消化液為主要研究對象,以連續(xù)A/O工

2、藝考察了短程硝化的啟動和穩(wěn)定的影響因素及作用機理,在短程硝化的基礎(chǔ)上重點開發(fā)了利用污泥內(nèi)碳源強化反硝化的污泥發(fā)酵耦合反硝化工藝和復(fù)合式生物膜一體化厭氧氨氧化工藝,在反應(yīng)機理、影響因素及過程控制等方面對兩種新型工藝行了系統(tǒng)考察?；谝陨涎芯拷Y(jié)果,考察了污泥消化液處理工藝選擇的綜合控制策略。
　　本論文首先研究了連續(xù)流反應(yīng)器中高氨氮廢水短程硝化的啟動、穩(wěn)定及其影響因素。試驗結(jié)果表明進水氨氮負(fù)荷對啟動和維持短程硝化反應(yīng)有重要作用。短程硝

3、化可通過增加進水氨氮負(fù)荷快速實現(xiàn),而在低氨氮負(fù)荷條件下短程硝化難以長期維持。熒光原位雜交結(jié)果表明污泥消化液短程硝化穩(wěn)定維持的機制為游離氨和游離亞硝酸對亞硝酸氧化菌的選擇性抑制作用。當(dāng)進水氨氮負(fù)荷降低后,游離氨抑制的減弱導(dǎo)致系統(tǒng)短程硝化的穩(wěn)定性受到影響,進一步分析表明游離亞硝酸抑制對維持穩(wěn)定的短程硝化更有效。在高氨氮廢水短程硝化研究的基礎(chǔ)上,考察了生物技術(shù)強化實現(xiàn)城市污水短程硝化的可行性。該工藝中采用吸附-再生法處理城市污水,在再生反應(yīng)器

4、中投加高氨氮處理系統(tǒng)的活性污泥進行強化。再生反應(yīng)器的亞硝酸鹽累積率從26％迅速提高至86%,并在后續(xù)兩個月的運行中保持穩(wěn)定。該結(jié)果表明該生物強化技術(shù)可以有效的促進城市污水短程硝化的應(yīng)用。
　　開發(fā)了新型的污泥內(nèi)碳源強化生物脫氮工藝。該工藝中經(jīng)硝化處理后的高氨氮廢水直接進入到初沉污泥發(fā)酵體系中,通過同步的污泥發(fā)酵和反硝化反應(yīng)實現(xiàn)強化生物脫氮。對不同出水方式、出水回流比、污泥投加策對系統(tǒng)脫氮性能的影響進行考察。試驗結(jié)果表明該系統(tǒng)可實現(xiàn)

5、良好的脫氮效果。該工藝處理污泥消化液,系統(tǒng)穩(wěn)定階段系統(tǒng)的氨氮和總氮去除率分別為85%和75%。該工藝在實現(xiàn)生物脫氮的同時,初沉污泥也得到初步穩(wěn)定。在12~15d的固體停留時間,約50%的VSS被降解。通過序批和連續(xù)流試驗進一步考察發(fā)酵和反硝化反應(yīng)的相互影響機制。試驗結(jié)果表明硝態(tài)氮的存在可以促進污泥發(fā)酵反應(yīng)的進行,碳源開發(fā)的總量較之傳統(tǒng)工藝明顯增高。而且硝態(tài)氮的存在顯著降低了污泥發(fā)酵過程中氨氮和磷的釋放,有利于提高營養(yǎng)物去除率。
　

6、　厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用于污泥消化液處理中可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。本論文分別研究兩段式和一體化厭氧氨氧化工藝處理高氨氮廢水的啟動和優(yōu)化。兩段式厭氧氨氧化工藝的研究中,通過接種城市污水處理廠活性污泥,在中試反應(yīng)器內(nèi)成功啟動厭氧氨氧化反應(yīng)。反應(yīng)器最高去除總氮去除負(fù)荷為1.2kg/(m3·d),總氮去除率為85%。對兩段式厭氧氨氧化顆粒污泥的形成和影響因素進行了研究。結(jié)果表明提高系統(tǒng)上升流速和投加厭氧顆粒污泥,可以促進系統(tǒng)內(nèi)厭氧氨氧化顆粒

7、污泥的形成。反應(yīng)器內(nèi)紅色的厭氧氨氧化顆粒污泥形成后系統(tǒng)去除負(fù)荷穩(wěn)步提高,而且抗沖擊負(fù)荷能力增強。
　　首次在中試規(guī)模的復(fù)合式生物膜反應(yīng)器中啟動厭氧氨氧化反應(yīng)并取得良好的效果。通過接種普通硝化污泥6個月內(nèi)成功啟動了短程硝化-厭氧氨氧化工藝。該工藝進一步應(yīng)用在污泥消化液的處理中,在穩(wěn)定階段系統(tǒng)的最大去除負(fù)荷為1.2kg/(m3·d),總氮去除率為90%。對系統(tǒng)的微生物分布和群落結(jié)構(gòu)進行了考察。分子生物學(xué)結(jié)果表明系統(tǒng)中氨氧化菌和厭氧氨氧