Carrousel氧化溝強(qiáng)化生物脫氮研究.pdf

1、氧化溝利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧段和缺氧段，可以達(dá)到脫氮的目的。但是，同一溝中好氧段與缺氧段各自的體積和溶解氧濃度很難準(zhǔn)確地加以控制，因而脫氮效果不理想。為此，本課題主要針對(duì)Carrousel氧化溝工藝脫氮性能展開(kāi)了討論，配合SBR間歇試驗(yàn)，探討了Carrousel氧化溝工藝在處理生活污水的過(guò)程中，基于溶解氧、污泥負(fù)荷以及碳源這三方面強(qiáng)化脫氮的控制策略。 試驗(yàn)用Carrousel氧化溝

2、裝置由3部分組成：水箱、附有前置厭氧區(qū)(7L)和缺氧區(qū)(21L)的氧化溝系統(tǒng)、二沉池，各部分的有效容積分別為500L、280L，和95L。缺氧區(qū)和厭氧區(qū)分別設(shè)攪拌器進(jìn)行攪拌，氧化溝好氧區(qū)內(nèi)設(shè)磨砂曝氣頭進(jìn)行充氧，同時(shí)設(shè)置攪拌器以推動(dòng)混合液的循環(huán)流動(dòng)。 為使氧化溝內(nèi)曝氣、推流所占空間比例更為合理，在恒定曝氣量的情況下，考查了最優(yōu)氧化溝布?xì)夥绞?。研究發(fā)現(xiàn)，于直溝段設(shè)置3個(gè)曝氣頭的布?xì)夥绞阶詈侠?。此時(shí)，不僅氧的利用率高，而且有利于系統(tǒng)

3、脫氮，脫氮率達(dá)67.78％。若布置2個(gè)曝氣頭，DO偏低區(qū)域過(guò)大，硝化條件不充分。設(shè)置4個(gè)曝氣頭時(shí)，容易導(dǎo)致溝內(nèi)DO濃度偏高，缺氧反硝化條件不足，使得脫氮效果較差。 此外，為優(yōu)化氧化溝DO控制，在采用3個(gè)曝氣頭布?xì)夥绞郊氨３制貧恻c(diǎn)DO濃度相同的基礎(chǔ)上，探討了不同DO水平對(duì)系統(tǒng)脫氮效果的影響。結(jié)果表明，在進(jìn)水負(fù)荷為0.04～0.07kgBOD/(kgMLSS·d)及污水水溫維持在22℃～28℃時(shí)，宜控制DO濃度在1～1.6mg/L

4、的范圍內(nèi)，滿(mǎn)足出水氨氮零排放要求的同時(shí)，系統(tǒng)的脫氮效果最佳，脫氮率達(dá)67.08％。0.1～0.2mg/L的DO水平嚴(yán)重偏低，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足硝化所需的溶解氧要求，脫氮率僅有49.86％。DO為0.5～1mg/L時(shí)，出水氨氮(4.4mg/L)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但充氧不足不能很好地起到混合推流作用，導(dǎo)致系統(tǒng)效果降低。DO=1.9～2.7mg/L時(shí)，因DO偏高致使反硝化條件不能滿(mǎn)足而影響系統(tǒng)脫氮，而且過(guò)量曝氣又造成能量浪費(fèi)。合理的DO控制，需要根據(jù)進(jìn)水

5、水質(zhì)、水溫等的變動(dòng)和氧化溝運(yùn)行工況的改變適時(shí)調(diào)整，以期提高氧的利用率，同時(shí)最大限度地改善工藝脫氮性能。 考察污泥負(fù)荷(Ns)對(duì)Carrousel氧化溝工藝運(yùn)行效果的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于冬季(水溫維持在(14.0±0.6)℃)運(yùn)行的Carrousel氧化溝工藝，宜選擇0.10kgBOD/(kgMLSS·d)的污泥負(fù)荷，以保證硝化作用的充分進(jìn)行，進(jìn)而取得理想的脫氮效果。Ns為0.10kgBOD/(kgMLSS·d)時(shí)，氨氮去除效果最好

6、，氨氮去除率在99％以上，出水氨氮在0.6mg/L以下，而且此時(shí)的脫氮效果較為理想，平均脫氮率為54.7％，最高達(dá)62.8％。Ns為0.17kgBOD/(kgMLSS·d)時(shí)的最高氨氮去除率只有59.8％，出水氨氮在23mg/L以上，而脫氮率僅31.5％。當(dāng)Ns為0.13kgBOD/(kgMLSS·d)時(shí)平均氨氮去除率為75.34％，最低71.3％，出水氨氮在18mg/L，以下，脫氮率為48.4％。 針對(duì)該生活污水C/N比不足

7、以及低溫(15.4℃±0.8℃)下系統(tǒng)反硝化速率較低的問(wèn)題，探討通過(guò)碳源補(bǔ)償以改善Carrousel氧化溝工藝脫氮性能的優(yōu)化控制。為了研究低溫環(huán)境下反硝化細(xì)菌對(duì)各種碳源的直接反應(yīng)，利用Carrousel氧化溝系統(tǒng)的活性污泥，以甲醇、乙醇，乙酸鈉，丙酸鈉、葡萄糖、生活污水及內(nèi)源物質(zhì)為碳源，在15.4℃±0.8℃低溫狀態(tài)下展開(kāi)序批式缺氧反硝化試驗(yàn)?？疾椴煌荚聪到y(tǒng)最大比反硝化速率(MSDR)，的變化，其由大到小依次為6.510、3.629、

8、3.261、1.432、1.350、0.909、0.1474mgNOx-N·(gVSS·h)-1，相應(yīng)的碳源分別為乙酸鈉、生活污水、丙酸鈉、葡萄糖、乙醇、甲醇、內(nèi)碳源。研究發(fā)現(xiàn)，雖然乙酸鈉為碳源時(shí)系統(tǒng)的MSDR最高，反硝化效率卻最低，只有0.4819，且存在亞硝酸鹽積累現(xiàn)象，這是選擇乙酸鈉為碳源的局限性。丙酸鈉為碳源時(shí)的反硝化效率是五種單一碳源中最高的，達(dá)0.9100，需兼顧反硝化速率和反硝化效率時(shí)宜選取丙酸鈉作碳源。反硝化菌在極度饑餓

9、的狀態(tài)下，能利用自身體內(nèi)的原生物質(zhì)進(jìn)行內(nèi)源反硝化，取得一定的脫氮效果，其反硝化速率最低。 甲醇作為外碳源需要一定的適應(yīng)時(shí)間方可實(shí)現(xiàn)令人滿(mǎn)意的脫氮效果，而嚴(yán)格控制其投加量可較早實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。在前置反硝化Carrousel氧化溝及后置反硝化SBR系統(tǒng)中，均研究考察了長(zhǎng)期使用甲醇外碳源的過(guò)程中生物反硝化性能的變化情況。結(jié)果顯示，相對(duì)后置反硝化SBR工藝系統(tǒng)37天實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定(比其他相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的時(shí)間少)，前置反硝化Carrousel氧化

10、溝工藝需要較短的時(shí)間適應(yīng)甲醇碳源(29天)。通過(guò)長(zhǎng)期投加甲醇馴化后，兩系統(tǒng)的脫氮性能均得到強(qiáng)化。SBR工藝反硝化速率由運(yùn)行之初的0.378mgNOx-N·(gVSS·h)-1提高到2.406mgNOx-N·(gVSS·h)-1，而Carrousel氧化溝工藝反硝化效率由0.082提高到0.123，且脫氮率由原來(lái)的50％以下增長(zhǎng)到70.3％。此外，用馴化后的污泥進(jìn)行氮吸收速率(NUR)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)甲醇作碳源的TOC/N適宜范圍是1.10～2