A2-O工藝反硝化除磷機理與性能的研究.pdf

1、隨著水體“富營養(yǎng)化”問題的日益突出，污水排放標準的不斷緊縮，污水處理技術(shù)逐漸從單一去除有機物為目的的階段進入既要去除有機物又要脫氮除磷的深度處理階段，以控制富營養(yǎng)化為目的的脫氮除磷已成為當今污水處理領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　A2/O工藝由于具有構(gòu)造簡單、總水力停留時間短、運行費用低、控制復雜性小、不易產(chǎn)生污泥膨脹等優(yōu)點，被廣泛應用在我國現(xiàn)有的需脫氮除磷的城市污水處理廠中。但傳統(tǒng)的A2/O工藝存在基質(zhì)競爭、泥齡矛盾、總氮去除率難于提

2、高等一些弊端。反硝化除磷這一近來頗受關(guān)注的污水生物處理新技術(shù)可一定程度上緩解A2/O工藝的固有矛盾。
　　為促進A2/O工藝的研究發(fā)展，尤其是促進其在低C/N比污水處理中的應用，本課題以人造生活污水為處理對象，結(jié)合連續(xù)流模型試驗，首次全面系統(tǒng)地研究了A2/O工藝中實現(xiàn)反硝化除磷脫氮的可行性、影響工藝運行效果的因素，分析了反硝化聚磷污泥性能和活性污泥生物相，考察了pH、ORP在反應器內(nèi)的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，利用之前穩(wěn)定運行的反硝化

3、除磷的連續(xù)流A2/O系統(tǒng)，考察了通過低溶解氧控制的方法實現(xiàn)短程硝化的可能性，短程硝化的影響因素及控制參數(shù)的選擇。首次針對同步脫氮除磷的系統(tǒng)中短程硝化以及同時引發(fā)的系統(tǒng)內(nèi)的其他生化現(xiàn)象對反硝化除磷系統(tǒng)的影響進行研究。并針對此過程中各種生化反應現(xiàn)象之間關(guān)系的研究，首次提出細胞體內(nèi)的一氧化氮導致同步硝化反硝化的機理假說。
　　在A2/O連續(xù)流系統(tǒng)中COD/TN比<6條件下在反應器中成功富集反硝化聚磷微生物，實現(xiàn)反硝化除磷，節(jié)省能耗和碳源

4、的同時達到良好穩(wěn)定的處理效果(出水總磷、氨氮、總氮、COD濃度分別為小于0.5mg/L，小于4mg/L，小于12mg/L和小于26.5mg/L，平均磷去除率98.7％)，均達到國家一級排放標準。
　　在穩(wěn)定運行反硝化除磷系統(tǒng)之后，通過好氧區(qū)低溶解氧的控制成功在A2/O連續(xù)流工藝中啟動短程硝化反硝化，并伴隨啟動了同步硝化反硝化。NO2-/(NO2-+NO3-)比值達到99%，DO0.6～0.9條件下，出水總氮達到4mg/L，TN去除

5、率可提高到95.74%。打破了好氧區(qū)DO必須高于2mg/L才能保證硝化過程順利進行，提高總氮去除率只能通過加大內(nèi)循環(huán)比的傳統(tǒng)觀念。節(jié)省能耗的同時，大大降低A2/O工藝對內(nèi)循環(huán)比的依賴。對好氧區(qū)pH變化的分析證明同步硝化反硝化可以穩(wěn)定好氧區(qū)pH，降低好氧區(qū)硝化過程對外加堿度的依賴，節(jié)省投資。
　　在此基礎(chǔ)上，研究了溶解氧、氨氮負荷對短程硝化和同步硝化反硝化的影響。長期運行結(jié)果顯示，在進水COD/TN比值4.89～5.4、好氧停留時間

6、5.28h～3.17h條件下，在溶解氧0.6～1.4mg/L之間就可以達到穩(wěn)定的氨氮、總氮和磷的去除率，出水NH4+-N、TN、TP濃度分別為小于4mg/L，10mg/L，0.2mg/L，COD、NH4+-N、TP的平均去除率分別為93.94%，90.8%，99.8%，達到國家一級排放標準。通過對控制參數(shù)的研究結(jié)果顯示，可以用好氧區(qū)pH拐點、氨氮濃度為零的點作為短程硝化的控制參數(shù)。好氧區(qū)DO值不能作為維持短程硝化的控制參數(shù)?？刂贫坛滔趸?/p>

7、的方法不能用于控制同步硝化反硝化。
　　首次全面探討了同步脫氮徐磷系統(tǒng)內(nèi)短程硝化和同步硝化反硝化對反硝化除磷的影響。長期運行結(jié)果顯示，在好氧區(qū)短程硝化和同步硝化反硝化的條件下，系統(tǒng)維持反硝化除磷現(xiàn)象和良好的磷去除效果，出水磷酸鹽濃度小于0.5mg/L。但反硝化除磷在總吸磷中的百分比有所下降，從40%下降到20%。針對短程硝化中所產(chǎn)生的亞硝酸鹽對除磷的影響的研究結(jié)果顯示，在本試驗中所涉及的缺氧區(qū)亞硝酸鹽濃度(<6mg/L)對缺氧吸磷

8、量、缺氧吸磷速率和好氧吸磷速率不造成影響；證明了亞硝酸鹽可以作為反硝化除磷的電子受體，且缺氧區(qū)總電子受體的量決定反硝化聚磷微生物在總聚磷微生物中所占的比例。同步硝化反硝化對除磷的影響研究結(jié)果顯示，同步硝化反硝化會明顯降低好氧吸磷速率；但好氧區(qū)總氮損失量對反硝化聚磷微生物在總聚磷微生物中所占百分比沒有影響。伴隨同步硝化反硝化現(xiàn)象，長期效應使聚磷微生物活性和數(shù)量下降。推測伴隨同步和短程硝化過程，降低了聚磷微生物的選擇優(yōu)勢。
　　試驗結(jié)

9、果否定了文獻中對于同步硝化反硝化機理的假設(shè)。好氧區(qū)污泥顆粒內(nèi)缺氧微環(huán)境理論和好氧異氧反硝化菌的代謝不是形成好氧區(qū)同步硝化反硝化的原因。并經(jīng)過對短程硝化與同步硝化反硝化的關(guān)系、同步硝化反硝化和缺氧區(qū)的厭氧氨氧化的關(guān)系及同步硝化反硝化和反硝化除磷的關(guān)系分析，首次提出細胞體內(nèi)一氧化氮是造成同步硝化反硝化的主要原因。此理論可以很好解釋反應中及文獻中關(guān)于同步硝化反硝化的試驗現(xiàn)象，及一些關(guān)于脫氮除磷系統(tǒng)報道結(jié)果矛盾的原因。細胞體內(nèi)一氧化氮作為信號分