雙污泥-誘導結晶污水除磷脫氮工藝研究.pdf

1、我國主要湖泊總氮、總磷嚴重超標，富營養(yǎng)化問題突出，迫切需要提高現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠氮、磷排放標準。A2O等傳統(tǒng)城市污水除磷脫氮工藝，由于自身存在碳源競爭等固有矛盾，其出水難以穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002一級A排放標準。目前，多采用增加混凝、沉淀、過濾等深度處理單元的方法來強化出除磷效果，而對可以從根本上解決傳統(tǒng)除磷脫氮技術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、向流動的特點，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被廣泛認可，但此方面研究在我國仍處于起步階段。
　　 論文以提高低碳源城市生活污水除磷脫氮效果及實現(xiàn)磷回收為目標，首次將雙泥系統(tǒng)與誘導結晶工藝相結合。雙泥系統(tǒng)“一碳雙用”的特點可解決除磷與脫氮的碳源競爭矛盾，允許厭氧池內污泥充分發(fā)揮釋磷潛能，實現(xiàn)碳源優(yōu)化分配的同時提高厭氧上清液含磷量。將富磷上清液引入誘導結晶單元除磷，既可起到輔助生物單元除磷脫氮的作用，又能實

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，是雙污泥工藝運行的前提，論文在借鑒已有文獻報道的培養(yǎng)馴化方法的基礎上，根據(jù)反硝化聚磷菌及硝化菌的生物學特性研究了兩種雙泥系統(tǒng)培養(yǎng)馴化模式。實驗室以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)誘導富集、厭氧/缺氧DPB誘導富集、厭氧/缺氧連續(xù)流DPB強化三階段培養(yǎng)方式；中試試驗因接種污泥已富含PAOs則直接采用

4、連續(xù)流方式啟動雙污泥系統(tǒng)，論文對雙泥系統(tǒng)的培養(yǎng)過程及關鍵參數(shù)做了細致分析。
　　 為明確各主要反應過程的反應機理及相互聯(lián)系，進而建立工藝參數(shù)確定的理論體系，分別對DPB污泥厭氧釋磷影響岡素、反硝化聚磷影響因素及誘導結晶反應過程做了系統(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；由實驗結果

5、得出當工藝處理實際生活污水時，厭氧池有必要采剛較長的水力停留時間，建議為4h～6h；在厭氧池前設置水解酸化池將有利于提高厭氧池的稈磷反應速率及碳源利用效率。首次研究了比污泥釋磷量對反硝化聚磷過程的影響，建立了厭氧稈磷與聚磷過程之間的聯(lián)系。研究表明，比污泥稈磷量對反硝化聚磷速率影響顯著，兩者呈正相關性；反硝化超量聚磷作用對磷的去除能力有限，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
　　 影響試驗表明，在電子受體充足的情況下，硝酸鹽的濃度對反硝化聚磷過程影響很小，而對于電子受體不足的反應系統(tǒng)，應適當減少缺氧池的停留時間以防止“二次稈磷”的出現(xiàn)，論文依據(jù)由實驗數(shù)據(jù)得山的統(tǒng)計規(guī)律給出了硝酸鹽電子受體充足與否的判斷方法；溫度對DPB污泥厭氧釋磷過程及反硝化聚磷過程都有較為顯著的影響，污泥在低溫條件下表現(xiàn)出明顯的不適應性，但溫度的長期影響還有待考察。
　　 自行設計了誘導結晶反應

7、器。研究了誘導結晶反應過程的影響因素，得出在一定范圍內提高HRT有助于提高磷回收率，在其它反應條件一定的情況下，存在一個最佳HRT；適當提高[Ca2+]/[PO3-4]可以提高結晶單元磷去除率，但其過度提高則會增加磷酸鹽均相結品機會；當[PO3-4]達到一定程度時(≥40mg/L)，均相結晶過程的控制將變得較困難，誘導結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系，建立機理模型較困難，針對此

8、難題建立了誘導結晶單元的BP神經網絡模型，并采用matlab語言編制了相應計算程序，所建模型能較好地模擬誘導結晶過程。
　　 在以上研究基礎上，開展了連續(xù)流工藝特性研究。實驗室試驗及中試試驗均表明，本工藝對各污染物表現(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準》(GB18918-2002)一級A排放標準；實驗室連續(xù)流工藝實現(xiàn)了對大部分碳源的“一碳雙用”，中試試驗則再次表明了當

9、處理實際生活時采取有效措施提高厭氧池進水VFA或延長其HRT的必要性；相對于單一的雙泥工藝，結晶單元的引入使出水TP的穩(wěn)定達標得到了進一步保證，可省去深度處理單元，同時實現(xiàn)了磷回收，實驗室連續(xù)流二藝平均磷同收率達到74.9％，結品單元對TP的去除起主要作用，中試試驗得出磷濃度過低或碳源濃度過低的污水不適宜進行磷回收。
　　 由于工藝流程相對復雜，僅通過試驗所考察的工況十分有限，因此有必要建立工藝全流程數(shù)學模擬模型。論文參照ASM