AAA一體化工藝脫氮除磷與過程控制研究.pdf

1、傳統(tǒng)的AAA(Alternating aerobic and anoxic)工藝是一種介于嚴格的連續(xù)流和間歇式活性污泥法之間的工藝，進水連續(xù)地進出反應器，在一個完整的周期內，通過切換曝氣停啟在同一個反應器中交替地進行硝化和反硝化反應以達到污水脫氮的目的。通過對AAA工藝構型的改造，能同時實現(xiàn)磷的生物去除。大量研究表明，AAA工藝是具有簡易、高效、節(jié)能等特點的能夠體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的城市污水處理工藝。 本研究以傳統(tǒng)AAA工藝為核心，

2、自主開發(fā)了具有脫氮除磷功能，并能實現(xiàn)多種工藝操作的連續(xù)流新型厭氧一交替好氧/缺氧(AAA，Anaerobic-Aerobic/Anoxic)一體化反應器(簡稱為AAA一體化反應器)。該反應器為同心圓結構的合建式曝氣沉淀池，集曝氣、缺氧攪拌和高效污泥沉淀三種功能于一體。結構緊湊，流程短，占地少，回流設備簡單，各區(qū)之間甚至能夠進行功能互換，操作方式極為靈活多變。 AAA一體化反應器能夠根據營養(yǎng)物負荷的不同變化三種模式運行，集成了傳

3、統(tǒng)的二級生化處理、深度脫氮除磷和物化強化處理，構建了一種新型高效節(jié)能的城市污水處理反應器。該反應器可以根據原水水質水量、后處理的要求及環(huán)境條件靈活切換相應的反應模式，在保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定達標的基礎上，實現(xiàn)最大限度的節(jié)能運行。 傳統(tǒng)的靜態(tài)控制方法無法實現(xiàn)AAA一體化反應器的性能優(yōu)化，并產生不必要的能耗。為了建立技術可行、經濟高效的AAA工藝控制策略，本試驗以AAA一體化反應器處理實際生活污水，連續(xù)運行五個月，開展了AAA工藝脫氮除

4、磷的過程控制及其優(yōu)化研究。定時控制的結果表明，有機物降解、脫氮除磷生化反應進程與ORP(Oxidation Reduction Potential)和pH曲線變化的具有良好的相關性：用pH曲線上的“氨谷”來指示硝化反應的結束；利用pH曲線上的“硝酸鹽峰”和IORP曲線上的“硝酸鹽膝”來指示反硝化反應的結束。以OPP和pH作為控制參數，建立了一套經濟可靠的在線控制系統(tǒng)以優(yōu)化系統(tǒng)性能。并在不同的水質水量沖擊負荷和不同的脫氮方式下對此控制方法

5、進行了驗證和完善，證明該套在線控制方法具有良好的控制品質和廣泛的適用性。 反應器工藝過程實現(xiàn)在線實時控制后，能根據進水有機物濃度靈活地改變與調節(jié)反應時間；能通過ORP、DO(Dissolved Oxygen)和pH值等的實時變化，準確地把握硝化、反硝化和除磷等生化反應的進程，大大提高反應器工藝過程的計算機自動控制水平；耐沖擊負荷能力強，處理效果好，系統(tǒng)的COD和TN的平均出水分別為50mg/L和10mg/L左右，污泥的SVI也

6、能維持在100mL/g上下，沉淀性能良好；節(jié)省運行費用，相比傳統(tǒng)的靜態(tài)控制能節(jié)省20％的能耗。在此基礎上開發(fā)研制的污水生物反應過程智能自動控制系統(tǒng)在中試試驗中成功的進行了應用，控制性能穩(wěn)定，控制效果良好，為在示范工程的應用奠定了堅實的基礎。在連續(xù)流AAA系統(tǒng)中控制低溶解氧(DO=0.5mg/L),在常溫(21±1℃)下，以實際生活污水為原水，成功實現(xiàn)了穩(wěn)定的短程生物脫氮。亞硝化率穩(wěn)定在80％-85％之間。并且應用實時控制策略對系統(tǒng)脫氮過

7、程進行優(yōu)化，將硝化控制在氨氧化完成階段，避免了過渡曝氣，優(yōu)化了污泥的生物種群，在常溫、正常溶解氧和中性pH下，實現(xiàn)了高效穩(wěn)定的短程生物脫氮，亞硝酸鹽積累率達到96％以上。 為了實現(xiàn)磷在AAA一體化工藝中的去除，在進水前端設置了厭氧區(qū)和進行回流污泥脫氮的缺氧區(qū)。原水中提供充足的易降解有機物利于聚磷菌合成PHA進行磷的釋放，并在一個交替好氧/缺氧反應周期內，分別營造出“厭氧-好氧”和“厭氧-缺氧”兩種微生物生長環(huán)境。通過長期的運行

8、強化，成功培養(yǎng)和富集出在好氧階段以O<,2>為電子受體的聚磷菌和在缺氧階段以NO<,3><'->或NO<,2><'->為電子受體的反硝化聚磷菌，實現(xiàn)了AAA一體化反應器對磷的全程去除。試驗證明，缺氧吸磷是影響磷去除的關鍵階段。利用在線控制，將缺氧吸磷控制在反硝化結束階段，避免磷的二次釋放，優(yōu)化了系統(tǒng)的總體除磷性能，磷的去除率在75％以上。 簡而言之，本研究在開發(fā)AAA一體化工藝的基礎上，開展污水生物脫氮除磷過程控制研究，建立了