新型后置反硝化工藝處理低C-N(C-P)比城鎮(zhèn)污水性能研究.pdf

1、近三十年來，我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展、城鎮(zhèn)規(guī)模日益擴大、城鎮(zhèn)污水排放量急劇增加;加上現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水廠因工藝技術、裝置配置和過程控制等方面不足，存在尾水氮磷超標、運行能耗偏高等問題，導致我國水環(huán)境質量嚴重惡化。為強化污水處理工藝生物脫氮除磷性能，國內(nèi)外研究者從機理探析、工藝優(yōu)化、過程調控等角度，開展了既有工藝升級優(yōu)化、強化脫氮除磷新工藝開發(fā)等研究，但面對城鎮(zhèn)污水組分復雜、進水碳源不足、工藝操控復雜等技術屏障，仍存在系統(tǒng)氮磷去除效率低、運行性能不

2、穩(wěn)定等問題。為此，開發(fā)簡便、高效、低耗的脫氮除磷新技術新工藝，需求強烈。
　　 論文針對我國城鎮(zhèn)污水C/N比、C/P比低，現(xiàn)有脫氮除磷工藝流程復雜、運行能耗高、尾水達標難等突出問題，圍繞生物處理系統(tǒng)內(nèi)碳源有效利用，開展現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水厭氧/好氧(A/O)處理工藝強化氮磷去除、污水生物脫氮除磷新工藝開發(fā)等研究，得到以下研究結論:
　　 1、以多分室A/O工藝為平臺，研究了常規(guī)A/O工藝的脫氮除磷性能及主要影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，A

3、/O工藝脫氮性能受進水C/N比影響較大，當進水C/N比從14.25±2.66降至5.72±0.47時，TN去除率由81.49±6.64％降至61.93±8.55％;工藝除磷性能與進水C/N比、C/P比和污泥濃度等有關，系統(tǒng)在進水C/N比11.55±2.40、C/P比62.48±7.34、污泥濃度3.61±0.51gMLSS/L條件下除磷率穩(wěn)定在99.33±0.91％;除磷過程物質轉化特性分析表明，該A/O工藝具有典型的強化生物除磷(EB

4、PR)系統(tǒng)代謝特征。
　　 2、應對城鎮(zhèn)污水廠節(jié)能降耗增效的現(xiàn)實需求，研發(fā)了低DO序列式A/O工藝。系統(tǒng)在進水COD、NH4+-N、PO43--p分別為241.94±32.55mg/L、47.86±2.01mg/L和3.78±0.13mg/L，好氧段DO濃度0.54±0.92mg/L條件下，COD、NH4+-N、TN、PO43--p去除率分別達91.84±4.90％、98.15±1.56％、65.53±2.21％和100％。過程

5、物質轉化特性分析發(fā)現(xiàn)，低DO條件下NH4+-N基本去除，同步硝化反硝化(SND)性能有所強化，除磷性能進一步提升;能耗分析結果表明，系統(tǒng)穩(wěn)定運行階段處理單位廢水所需曝氣量為48±3L/L，比常規(guī)A/O工藝降低71.2±3.8％，節(jié)能優(yōu)勢明顯。
　　 3、從生物處理系統(tǒng)內(nèi)碳源有效利用角度出發(fā)，創(chuàng)新研發(fā)了連續(xù)流后置反硝化AOA工藝。厭氧段混合液按一定比例分流至缺氧段，通過控制厭氧段分流比F（厭氧段分流流量與進水流量之比）為0.5、污

6、泥回流比R為1.0，新工藝在進水COD、NH4+-N、PO43--p分別為400mg/L、37.65±1.64mg/L和5.63±0.14mg/L條件下，TN和PO43--P去除率分別達74.50±1.42％和92.11±5.20％，脫氮性能比A/O工藝顯著提升。
　　 構建了表征AOA工藝氮磷去除效果的物質平衡量化模型，分析發(fā)現(xiàn)缺氧段PO43--p和NO3--N去除量分別達1.63±0.09gP/d和0.78±0.14gN/d

7、，其PO43--P/NO3--N比為2.17±0.42，表明缺氧段具有反硝化除磷功能，其除磷量占系統(tǒng)總除磷量的24.19±0.52％;分批實驗進一步證實，污泥中反硝化聚磷菌(DNPAOs)占聚磷菌(PAOs)的22.20±1.97％。結合模型模擬計算結果可知，該工藝TN去除主要通過異養(yǎng)反硝化、SND和反硝化除磷等途徑實現(xiàn)。
　　 4、針對城鎮(zhèn)污水碳源不足影響氮磷去除性能的問題，考察了AOA工藝處理低C/N(C/P)比污水過程影響

8、因素。結果表明，當進水C/N比和C/P比分別控制在7.41±0.26和52.36±1.25時，通過將SRT由10d延長到16d，系統(tǒng)TN和PO43--p去除率分別穩(wěn)定在65.86±2.06％和90.00±3.97％;當進水C/N比、C/P比進一步降至6.14±0.32和43.40±1.37時，將A/O/A體積比由1/3/1調整為1/2/2，TN和PO43--p去除率分別升至69.76±3.36％和98.73±1.82％;綜合分析認為，在

9、SRT為16d、A/O/A體積比為1/2/2條件下，處理低C/N(C/P)比污水AOA工藝可獲得較好的氮磷去除效果。
　　 分析AOA工藝不同工況下污泥PHA等內(nèi)碳源含量變化發(fā)現(xiàn)，污泥PHA含量與進水COD濃度呈正相關，其含量的降低影響SND和反硝化除磷性能，從而導致系統(tǒng)氮磷去除性能下降;延長SRT可保證體系內(nèi)一定的污泥濃度及內(nèi)碳源含量，縮短好氧HRT、延長缺氧HRT亦可提高污泥PHA含量，強化系統(tǒng)脫氮除磷性能;可見，采用控制S

10、RT、調整好氧/缺氧HRT等策略，可保證處理低C/N(C/P)比污水AOA工藝高效穩(wěn)定運行。
　　 5、為提升AOA工藝處理效能、簡化工藝流程，取消厭氧段混合液分流，研發(fā)了低DO連續(xù)流AOA工藝。在進水COD、NH4+-N和PO43--p分別為300mg/L、49.99±2.64mg/L和3.79±0.11mg/L條件下，將好氧段DO濃度控制在1.19±0.16mg/L、好氧和缺氧HRT分別控制在2h和4h，系統(tǒng)NH4+-N、T

11、N和PO43--p去除率分別達95.07±1.57％、93.26±1.30％和97.83±2.95％。
　　 模型分析表明，好氧段和缺氧段TN去除負荷分別為0.112±0.013gN/gVSS/d和0.055±0.015gN/gVSS/d，二者對TN去除的貢獻率分別為41.76±1.03％和39.93±6.11％;缺氧段去除的PO43--p為0.76±0.14gP/d，NO3--N為0.80±0.16gN/d，分析認為，其中0.

12、36±0.07gN/d的NO3--N通過反硝化除磷去除，其余NO3--N則由反硝化聚糖菌(DNGAOs)去除。
　　 對新工藝的脫氮除磷機理分析發(fā)現(xiàn)，縮短好氧HRT可減少好氧段PHA消耗、提高污泥PHA含量，從而強化好氧SND和反硝化除磷作用，改善系統(tǒng)脫氮除磷性能。與前述基于厭氧混合液分流的AOA工藝相比，低DO連續(xù)流AOA工藝不僅脫氮除磷性能進一步提升，而且處理單位廢水曝氣量降低了11.6±0.56％，能耗更低。