雙污泥-誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮工藝研究.pdf

1、我國(guó)主要湖泊總氮、總磷嚴(yán)重超標(biāo)，富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題突出，迫切需要提高現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)。A2O等傳統(tǒng)城市污水除磷脫氮工藝，由于自身存在碳源競(jìng)爭(zhēng)等固有矛盾，其出水難以穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，多采用增加混凝、沉淀、過(guò)濾等深度處理單元的方法來(lái)強(qiáng)化出除磷效果，而對(duì)可以從根本上解決傳統(tǒng)除磷脫氮技術(shù)存在的矛盾的城市污水處理新工藝的研究尚顯不足。另一方面磷是一種寶貴的資源，且具有單

2、向流動(dòng)的特點(diǎn)，隨污水流失的磷量巨大，從污水中回收磷的必要性及可行性已經(jīng)被廣泛認(rèn)可，但此方面研究在我國(guó)仍處于起步階段。
　　 論文以提高低碳源城市生活污水除磷脫氮效果及實(shí)現(xiàn)磷回收為目標(biāo)，首次將雙泥系統(tǒng)與誘導(dǎo)結(jié)晶工藝相結(jié)合。雙泥系統(tǒng)“一碳雙用”的特點(diǎn)可解決除磷與脫氮的碳源競(jìng)爭(zhēng)矛盾，允許厭氧池內(nèi)污泥充分發(fā)揮釋磷潛能，實(shí)現(xiàn)碳源優(yōu)化分配的同時(shí)提高厭氧上清液含磷量。將富磷上清液引入誘導(dǎo)結(jié)晶單元除磷，既可起到輔助生物單元除磷脫氮的作用，又能實(shí)

3、現(xiàn)磷資源的同收。
　　 雙污泥系統(tǒng)尤其反硝化聚磷污泥的培養(yǎng)馴化，是雙污泥工藝運(yùn)行的前提，論文在借鑒已有文獻(xiàn)報(bào)道的培養(yǎng)馴化方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)反硝化聚磷菌及硝化菌的生物學(xué)特性研究了兩種雙泥系統(tǒng)培養(yǎng)馴化模式。實(shí)驗(yàn)室以SBR方式分別培養(yǎng)反硝化聚磷兇(DPB)污泥及硝化污泥，DPB污泥采剛厭氧/好氧PAOs(普通聚磷菌)誘導(dǎo)富集、厭氧/缺氧DPB誘導(dǎo)富集、厭氧/缺氧連續(xù)流DPB強(qiáng)化三階段培養(yǎng)方式；中試試驗(yàn)因接種污泥已富含PAOs則直接采用

4、連續(xù)流方式啟動(dòng)雙污泥系統(tǒng)，論文對(duì)雙泥系統(tǒng)的培養(yǎng)過(guò)程及關(guān)鍵參數(shù)做了細(xì)致分析。
　　 為明確各主要反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理及相互聯(lián)系，進(jìn)而建立工藝參數(shù)確定的理論體系，分別對(duì)DPB污泥厭氧釋磷影響岡素、反硝化聚磷影響因素及誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)過(guò)程做了系統(tǒng)研究。
　　 研究得出，厭氧釋磷量的提高是優(yōu)化碳源分配的關(guān)鍵，增加碳源濃度及污泥濃度可有效提高厭氧釋磷量，但需考慮兩種因素分別為限制因素下的釋磷潛能，論文給山了釋磷潛能的估算方法；由實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5、得出當(dāng)工藝處理實(shí)際生活污水時(shí)，厭氧池有必要采剛較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間，建議為4h～6h；在厭氧池前設(shè)置水解酸化池將有利于提高厭氧池的稈磷反應(yīng)速率及碳源利用效率。首次研究了比污泥釋磷量對(duì)反硝化聚磷過(guò)程的影響，建立了厭氧稈磷與聚磷過(guò)程之間的聯(lián)系。研究表明，比污泥稈磷量對(duì)反硝化聚磷速率影響顯著，兩者呈正相關(guān)性；反硝化超量聚磷作用對(duì)磷的去除能力有限，提高比污泥釋磷量的主要意義在于使更多碳源在厭氧條件下以PHB形式儲(chǔ)存，最終作為硝酸鹽反硝化的電子供體

6、，提高脫氮效率；硝酸鹽濃度
　　 影響試驗(yàn)表明，在電子受體充足的情況下，硝酸鹽的濃度對(duì)反硝化聚磷過(guò)程影響很小，而對(duì)于電子受體不足的反應(yīng)系統(tǒng)，應(yīng)適當(dāng)減少缺氧池的停留時(shí)間以防止“二次稈磷”的出現(xiàn)，論文依據(jù)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得山的統(tǒng)計(jì)規(guī)律給出了硝酸鹽電子受體充足與否的判斷方法；溫度對(duì)DPB污泥厭氧釋磷過(guò)程及反硝化聚磷過(guò)程都有較為顯著的影響，污泥在低溫條件下表現(xiàn)出明顯的不適應(yīng)性，但溫度的長(zhǎng)期影響還有待考察。
　　 自行設(shè)計(jì)了誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)

7、器。研究了誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)過(guò)程的影響因素，得出在一定范圍內(nèi)提高HRT有助于提高磷回收率，在其它反應(yīng)條件一定的情況下，存在一個(gè)最佳HRT；適當(dāng)提高[Ca2+]/[PO3-4]可以提高結(jié)晶單元磷去除率，但其過(guò)度提高則會(huì)增加磷酸鹽均相結(jié)品機(jī)會(huì)；當(dāng)[PO3-4]達(dá)到一定程度時(shí)(≥40mg/L)，均相結(jié)晶過(guò)程的控制將變得較困難，誘導(dǎo)結(jié)晶方法適合處理低濃度含磷廢水。
　　 磷去除率與各因素之間表現(xiàn)出了明顯的非線性關(guān)系，建立機(jī)理模型較困難，針對(duì)此

8、難題建立了誘導(dǎo)結(jié)晶單元的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并采用matlab語(yǔ)言編制了相應(yīng)計(jì)算程序，所建模型能較好地模擬誘導(dǎo)結(jié)晶過(guò)程。
　　 在以上研究基礎(chǔ)上，開(kāi)展了連續(xù)流工藝特性研究。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及中試試驗(yàn)均表明，本工藝對(duì)各污染物表現(xiàn)出了穩(wěn)定良好的處理效果，工藝出水平均COD、TP、TN、氨氮均符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)；實(shí)驗(yàn)室連續(xù)流工藝實(shí)現(xiàn)了對(duì)大部分碳源的“一碳雙用”，中試試驗(yàn)則再次表明了當(dāng)

9、處理實(shí)際生活時(shí)采取有效措施提高厭氧池進(jìn)水VFA或延長(zhǎng)其HRT的必要性；相對(duì)于單一的雙泥工藝，結(jié)晶單元的引入使出水TP的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)得到了進(jìn)一步保證，可省去深度處理單元，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了磷回收，實(shí)驗(yàn)室連續(xù)流二藝平均磷同收率達(dá)到74.9％，結(jié)品單元對(duì)TP的去除起主要作用，中試試驗(yàn)得出磷濃度過(guò)低或碳源濃度過(guò)低的污水不適宜進(jìn)行磷回收。
　　 由于工藝流程相對(duì)復(fù)雜，僅通過(guò)試驗(yàn)所考察的工況十分有限，因此有必要建立工藝全流程數(shù)學(xué)模擬模型。論文參照ASM