低溶解氧环境A/O工艺和SBR工艺生物脱氮除磷试验研究

摘要

随着水体富营养化趋势的加剧，氮、磷等植物营养素的去除已成为城市污水处理厂的重要任务。同时硝化反硝化(SND)是近年研究的具有实用价值的新型生物脱氮工艺，它既可以节约碳源，又利于脱氮的进行，可以认为是一种低碳源、低能耗的污水处理技术。大量研究表明低溶解氧环境可以促进SND过程的发生并提高脱氮效率。但是，低溶解氧状态下的生物除磷性能却鲜有报道，从而限制了该技术的应用。 为此，本试验选择A/O工艺和SBR工艺分别作为连续流系统和间歇流系统的代表工艺，对低溶解氧系统的生物脱氮除磷效果进行研究。论文从节能和满足实际运行处理的角度出发，对比A/O工艺和SBR工艺在低溶解氧条件下对城市污水的脱氮除磷效果，寻求一种经济节能的污水处理系统。并从系统运行稳定性、污泥沉降性等几个方面进行了对比分析，结果表明： ①厌氧(缺氧)时间、DO浓度、水力停留时间及污泥龄对A/O工艺和SBR工艺COD去除效果影响不大，在各种条件下COD去除率都在90％左右。 ②厌氧(缺氧)时间影响生物除磷效果。在A/O工艺和SBR工艺中，2小时的厌氧(缺氧)时间可以满足除磷的需要，获得良好的除磷效果。 ③DO浓度影响生物脱氮除磷效果。在本试验DO浓度范围内，A/O工艺和SBR工艺在低溶解氧池(段)都发生了明显的同时硝化反硝化脱氮。在A/O系统中，总氮去除率随着溶解氧的降低而升高，当DO浓度为0.5mg/L时同时硝化反硝化比较显著，SND脱氮率为23.9％，总氮去除率为63.8％。在SBR系统中，曝气段平均DO浓度为0.7mg/L时，同时硝化反硝化脱氮率最高，为32.3％，总氮去除率可以达到74.5％。总体来说，A/O系统的TP去除率较低，出水不能达标；SBR系统的除磷效果较好，当曝气段平均DO浓度为0.7mg/L时，除磷效果最好。长期试验结果进一步表明，SBR系统曝气结束前D0浓度升高到2mg/L以上是保证SBR系统磷完全吸收的基本条件。 ④水力停留(周期运行)时间对氨氮去除效果的影响很明显。随着水力停留(周期运行)时间的增加，A/O工艺和SBR工艺氨氮去除率有很大幅度的提高。水力停留时间越长，两工艺脱氮效果越好，但A/O系统水力停留时间超过9h时、SBR系统周期反应时间大于8h时，随着时间的增加总氮去除率增加很少。A/O系统水力停留时间为9h时，除磷效果较好，但不能实现达标排放，SBR系统周期反应时间为8h时，除磷效果好，平均出水TP浓度为0.5mg/L。因此，为了获得良好的除磷脱氮效果，建议采用SBR工艺。 ⑤SRT对A/O系统和SBR系统氨氮、总氮和TP去除效果的影响是一致的。氨氮和总氮去除率随SRT的增加而提高，但污泥龄过长对除磷不利，较为适宜的污泥龄为20d。 ⑥在低DO条件下运行时，A/O工艺SVI值较高，一直处于150～200范围内，冬季低温运行易发生污泥膨胀；SBR系统污泥沉降性良好，SVI在100～150范围内且没有增加的趋势，处理效果稳定。 ⑦无论在技术经济性能、运行稳定性能方面，还是综合脱氮除磷效果方面，SBR工艺均优于A/O工艺。研究结果表明，在SBR系统中，当厌氧释磷时间为2h、平均DO=0.7mg/L、周期反应时间为8h、SRT=20d时，成功地实现了低溶解氧SND脱氮和低氧除磷的结合，获得了良好的同时硝化反硝化效果和生物除磷效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1概述

1.1我国水资源污染现状

1.1.1水体富营养化现状及发展趋势

1.1.2氮磷污染与水体的富营养化

1.1.3污水脱氮除磷的必要性

1.2脱氮除磷系统及存在的问题

1.2.1传统脱氮除磷系统

1.2.2反硝化除磷系统

1.2.3脱氮除磷系统存在的问题

1.3同时硝化和反硝化系统及研究现状

1.3.1同时硝化和反硝化机理

1.3.2同时硝化反硝化脱氮的影响因素

1.3.3同时硝化反硝化脱氮的优点

1.3.4同时硝化反硝化工艺研究现状

1.3.5同时硝化反硝化工艺存在的问题

1.4低氧生物除磷工艺研究进展

1.5课题的提出及研究目的

1.5.1课题的提出

1.5.2研究目的和意义

1.5.3主要研究内容

1.5.4课题来源

2低溶解氧环境A/O工艺和SBR工艺试验研究

2.1试验工艺及运行方式

2.1.1 A/O工艺

2.1.2 SBR工艺

2.2试验条件

2.2.1试验水质

2.2.2测试方法

2.3试验内容

2.4污泥驯化及试验装置的启动

3试验结果与分析

3.1厌氧(缺氧)时间的影响

3.1.1 A/O工艺试验结果

3.1.2 SBR 工艺试验结果

3.1.3 A/O工艺与SBR工艺试验结果的对比分析

3.2溶解氧浓度对脱氮除磷的影响

3.2.1对A/O工艺处理效果的影响

3.2.2对SBR工艺处理效果的影响

3.2.3 A/O工艺与SBR工艺试验结果的对比分析

3.2.4 DO浓度对SBR工艺周期反应过程的影响

3.3水力停留(周期运行)时间的影响

3.3.1水力停留时间对A/O工艺处理效果的影响

3.3.2周期运行时间对SBR工艺处理效果的影响

3.3.3 A/O工艺与SBR工艺试验结果对比分析

3.4污泥龄(SRT)对处理效果的影响

3.4.1 A/O工艺脱氮除磷效果

3.4.2 SBR工艺脱氮除磷效果

3.4.3 A/O工艺与SBR工艺试验结果对比分析

3.5 A/O工艺和SBR工艺处理效能比较

3.6本章小结

4低溶解氧环境对污泥沉降性能的影响及污泥膨胀现象

4.1 A/O系统和SBR系统污泥沉降性能

4.2污泥膨胀现象

4.3丝状菌与污泥膨胀

4.3.1污泥膨胀的类型

4.3.2丝状菌膨胀的成因

4.3.3丝状菌污泥膨胀的理论解释

4.4 A/O工艺污泥膨胀原因与控制措施及效果

4.4.1 A/O工艺污泥膨胀原因

4.4.2 A/O工艺污泥膨胀控制措施及效果

4.5本章小结

5结论与建议

5.1结论

5.2建议

致 谢

参考文献

附 录