微好氧BNR系統(tǒng)的高效除磷及其磷回收研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、磷是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素,因而,各國制定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)中針對污水廠出水磷的濃度更為嚴(yán)格。對實際污水處理廠調(diào)研表明,生物營養(yǎng)物去除(BNR)系統(tǒng)好氧階段的曝氣成本占污水廠運(yùn)營總費(fèi)用的50%~80%,同時發(fā)現(xiàn)絕大部分污水廠存在曝氣過量現(xiàn)象,過曝氣不僅增加運(yùn)行成本,還容易引發(fā)系統(tǒng)失效。若污水廠在低溶解氧(DO)濃度條件下穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行,整個污水廠的處理能耗可大幅降低。此外,在磷的自然循環(huán)中,磷礦資源是由陸地向海洋的單向遷移,若不回收將會引

2、起磷礦枯竭,因此,其回收利用已受到國際社會的廣泛關(guān)注。側(cè)流磷回收是將SBR反應(yīng)器厭氧末期上清液按一定比例提取以剝奪BNR系統(tǒng)中磷等污染物,使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并生成可溶性磷酸鹽結(jié)晶體,最終形成純化學(xué)污泥沉淀后排除系統(tǒng)的技術(shù)。在此過程中,系統(tǒng)COD/P比有所上升,一定程度緩解了實際工程中污水生物除磷普遍面臨的碳源(COD)不足問題。因此,將側(cè)流磷回收技術(shù)與微好氧BNR系統(tǒng)耦合以實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)磷的高效去除及磷資源的回收再利用,具有一定的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效

3、益。
  本研究第一階段實驗共進(jìn)行127天,采用兩個交替厭氧/好氧(An/O)模式的SBR反應(yīng)器,考察了不同溶解氧濃度下BNR系統(tǒng)的除磷性能。
  研究表明,對照組反應(yīng)器R1未控制DO,好氧末期DO≥6 mg·L-1,前65天內(nèi)系統(tǒng)除磷性能穩(wěn)定,出水總磷濃度<0.5 mg·L-1,但由于長期過曝氣作用,97天后系統(tǒng)除磷性能徹底惡化,整個實驗階段(0~127 d)出水總磷一級A達(dá)標(biāo)率僅為39.4%。實驗組反應(yīng)器R2好氧段DO濃

4、度分別控制為2、1、0.5、0.2、0.1 mg·L-1,各階段運(yùn)行初期系統(tǒng)除磷性能均出現(xiàn)小幅波動,但隨后除磷率迅速回升且系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行,整個實驗階段出水總磷一級A達(dá)標(biāo)率為94.6%,工藝性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于R1。研究還發(fā)現(xiàn),較低DO條件下污泥比吸磷速率變化較大,當(dāng)DO=2 mg·L-1時系統(tǒng)比吸磷速率達(dá)到最大值,DO控制在1~2 mg·L-1可兼顧高效吸磷及避免過量曝氣,為最優(yōu)工況。此外,超低DO(0.1 mg·L-1)條件下雖然發(fā)現(xiàn)污泥微

5、膨脹,但出水總磷均能達(dá)標(biāo),說明微好氧BNR系統(tǒng)的節(jié)能除磷具有可行性。
  第二階段實驗采用交替厭氧/好氧(An/O)運(yùn)行的SBR反應(yīng)器,在不同DO濃度(不控制、1、0.5、0.1 mg·L-1)條件下提取不同側(cè)流比(0、1/4、1/3、1/2)厭氧上清液研究BNR系統(tǒng)的脫氮除磷效果及相應(yīng)的磷回收性能,并考察各工況下BNR系統(tǒng)污泥利用不同電子受體的吸磷性能。
  結(jié)果表明,對于不控制溶解氧濃度的反應(yīng)器,整個實驗階段系統(tǒng)對COD

6、的去除較為穩(wěn)定,去除率均在83.1%以上,而三個批次的側(cè)流比實驗中系統(tǒng)NH4+-N去除率不斷降低,其中第三批次側(cè)流比實驗系統(tǒng)出水NH4+-N濃度上升至2.6 mg·L-1,但去除率仍保持在93.6%以上。此外,三個批次側(cè)流比實驗的生物除磷率依次為95.9%、91.7%、89.1%,前兩批次實驗系統(tǒng)的除磷率均穩(wěn)定高效,但在第三批次側(cè)流比實驗中,提取1/2側(cè)流比后系統(tǒng)除磷性能開始波動,除磷率最低為54.2%。研究還發(fā)現(xiàn),長期提取側(cè)流比有利于

7、污泥減量,對污泥沉降性能影響不大。同時發(fā)現(xiàn),長期提取厭氧上清液導(dǎo)致系統(tǒng)聚磷菌釋磷性能逐漸下降,從而使系統(tǒng)逐步失去利用富磷上清液進(jìn)行化學(xué)磷回收的優(yōu)勢。DO=1mg·L-1條件下,各個實驗工況中的NH4+-N去除性能均穩(wěn)定高效,但實驗后期系統(tǒng)COD出水的殘余量達(dá)到81.3 mg·L-1。在不提取側(cè)流比實驗階段BNR系統(tǒng)的平均除磷率為89.4%,側(cè)流比分別為1/4、1/3,除磷率不斷上升至98.5%、99.0%,然而在側(cè)流比為1/2階段,除磷

8、性能出現(xiàn)波動,除磷率降至65.4%。整個實驗過程中,隨著側(cè)流比的增大磷回收率也逐漸上升。同時,系統(tǒng)TN去除率在側(cè)流比為1/2時迅速下降,最低為50.9%。分析表明,通過提取厭氧富磷上清液以強(qiáng)化低好氧BNR系統(tǒng)除磷性能的最優(yōu)側(cè)流比工況為1/3側(cè)流比。DO=0.5 mg·L-1條件下,整個實驗階段系統(tǒng)中COD與NH4+-N均能實現(xiàn)穩(wěn)定高效去除。在提取0、1/4、1/3、1/2側(cè)流比實驗中,平均除磷率分別為92.1%、90.5%、95.2%、

9、95.3%,說明提取厭氧上清液對微好氧BNR系統(tǒng)除磷影響較小。此外,長期微好氧系統(tǒng)中,增大側(cè)流比污泥增殖量隨之逐漸減小,但對污泥沉降性能影響甚微。DO=0.1 mg·L-1條件下,提取不同側(cè)流比對系統(tǒng)COD的去除幾乎沒有影響,且側(cè)流比為0、1/4、1/3系統(tǒng)對氨氮的去除穩(wěn)定高效,但1/2側(cè)流比系統(tǒng)NH4+-N去除性能不斷下降并出現(xiàn)較大波動,氨氮去除率最低為74.5%。另外,在未提取側(cè)流比實驗中,系統(tǒng)平均除磷率為87.4%,1/4側(cè)流比的

10、除磷率逐漸上升至91.5%,但1/3、1/2側(cè)流比除磷率逐漸降低,因此,在超低溶解氧條件下提取1/4側(cè)流比進(jìn)行磷回收并保證系統(tǒng)高效除磷具有可行性。
  對比不同DO濃度梯度實驗結(jié)果得出,增大側(cè)流比系統(tǒng)厭氧釋磷量逐漸降低,且DO=0.1 mg·L-1條件為BNR系統(tǒng)釋、吸磷量最低工況。此外,控制溶解氧條件下各工況運(yùn)行穩(wěn)定后分別投加25 mg·L-1 NO2--N與NO3--N作為聚磷菌電子受體的缺氧吸磷小試發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)污泥均能以NO3

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