内循环式多级A/O新工艺处理高氨氮城市生活污水的脱氮研究

摘要

本试验所用的工艺系统是一种新型内循环式多级A/O污水处理系统，在同级的A池与O池之间增加一套内循环系统，使A池与O池中的部分污水能够循环往复，提高脱氮率。本试验以人工模拟城市生活污水为处理对象，探索该工艺对于高氨氮城市生活污水高效脱氮的可行性。在原污水COD浓度为211-459mg/L、NH4+-N浓度为54-85mg/L、TN浓度为57-88mg/L和pH为7-8的进水水质条件下，主要研究了系统性能受混合液内回流比和HRT的影响、沿程水质的变化以及系统的反应速率（包括OUR、AUR和NUR），主要结论如下：
　　(1)混合液内回流比为50％、100%、150%和200%这四种运行工况下，COD的去除率均保持在较高水平；NH4+-N去除率随着内回流比的增大而减小；混合液内回流比对系统的去除率影响都不大，出水COD和NH4+-N浓度稳定且都能达到一级A排放标准；平均TN去除率随着混合液内回流比的增大呈现先上升后下降的趋势，在内回流比为50%时，TN去除率只有73.20%，而且出水TN不达标，其他三种内回流比下，TN去除率都有很大提升，但是在混合液内回流比为200%时，平均出水TN浓度反而超过了15mg/L，平均去除率方面也有所降低。所以，内回流应当控制在一个适当的范围。
　　(2)HRT为8h、10h、12h和14h四种不同的工况条件下，COD的平均去除率随着HRT的增大变化不明显，出水COD浓度较低，均能控制在50mg/L以下；在HRT为8h时，平均NH4+-N去除率为87.28%，其他三种工况的NH4+-N去除率均在94%以上，去除率保持在较高水平，而且出水NH4+-N浓度都小于5mg/L，说明在一定范围内提高HRT有助于NH4+-N去除率的提高；在一定范围内提高HRT有助于提升TN去除率。
　　(3)在平均NH4+-N浓度为75mg/L、C/N比为4.5的进水水质条件下，TN去除率在一定的混合液内回流比和HRT区间内（如混合液内回流比在100%、150%，HRT在10h、12h、14h时）能达到很高的水平，说明内循环式多级A/O新工艺在处理低C/N比城市生活污水方面具有明显的优势。
　　(4)通过分析四种混合液内回流比和四种HRT对系统性能的影响，发现进水水质的较大波动对系统的去除率影响很小甚至没有影响，而且出水水质不会随着进水的变化产生较大变化，说明本工艺系统抗冲击负荷能力较强。
　　(5)检测分析了系统在内回流比为100%，HRT为10h时的沿程水质变化。系统各段的DO、水温、pH变化不大，各级缺氧区DO浓度都很低，差别不大，但各级好氧区的DO浓度逐级变大，可在试验时逐级降低曝气量；在进水COD非常高的情况下，进入各级缺氧池之后由于稀释作用和污泥的初期吸附作用COD值降低了很多；各级缺氧池中NH4+-N浓度都比同级好氧池中高很多，各级缺氧池中的NH4+-N浓度相差不大，各级好氧池的NH4+-N浓度也都大致相当，硝化反应效率较高；在进水TN浓度很高的情况下，进入各级缺氧池TN浓度降低很多，由于进水中的高NH4+-N浓度影响使得同级缺氧池中TN浓度大于同级好氧池；同级的好氧区NO2--N及NO3--N浓度均大于缺氧区，高氨氮生活污水在此反应器内进行了部分的短程硝化反硝化，短程硝化反硝化的模式已然形成，后续的研究十分必要；系统内MLSS浓度呈现逐级递减的趋势，与传统活性污泥法相比，此工艺系统内的平均污泥浓度有所增大。
　　(6)对此内循环式多级A/O新工艺系统活性污泥的耗氧速率、硝化速率和反硝化速率进行了测定。第二好氧池OUR为35.85mgDO/(gMLSS·h)，AUR为5.78mgNH4+-N/(gMLSS·h)，最大NUR为3.90mgNO3--N/(gMLSS·h)，这三种速率在一定程度上相互影响。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 水中氮的来源、危害及脱氮的重要性

1.3 城市污水生物脱氮技术概述

1.4 分段进水A/O工艺概述

1.5 课题研究的目的、内容和创新

2 试验材料与方法

2.1 试验装置

2.2 试验用水与接种污泥

2.3 试验水质分析项目及方法

3 混合液内回流比和HRT对系统去除效果的影响

3.1 混合液内回流比对系统去除效果的影响研究

3.2 HRT对系统去除效果的影响研究

3.3 本章小结

4 系统沿程水质变化分析

4.1 系统各指标沿程变化分析

4.2 本章小结

5 反应速率的测定

5.1 对耗氧速率、硝化速率和反硝化速率的测定分析

5.2 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

个人简历、在校期间的研究成果与经历

致谢