颗粒有机物在脱氮除磷工艺中的水解及产物供碳效能研究

摘要

对于低碳氮比城市污水，如何高效地利用污水中碳源是提高污水脱氮除磷效果的关键。颗粒有机物作为污水中重要的碳源组成，若能很好地被利用，就能以最低的代价解决生物处理面临碳源匮乏的一大难题。本文以脱氮除磷方式运行的SBR工艺为基础，通过设置对比试验，深入研究脱氮除磷工艺中颗粒有机物的水解过程及其产物对脱氮除磷的供碳作用，并进一步分析了进水初沉时间、进水有机物类型及浓度对颗粒有机物供碳作用的影响，为颗粒有机物作为碳源的实际应用提供理论基础。
　　研究结果表明:
　　(1)用SBR工艺处理低碳氮比（C/N=2.5，颗粒有机物浓度150～200mg/L）城市污水，溶解性有机物沿程总量及分布发生明显变化，且在缺氧阶段去除率达到70％左右，部分颗粒有机物可被逐步水解成小分子量有机物供微生物利用。对照实验表明，进水中DOM的浓度大约为34mg/L，其分子量主要分布在300～1kD，约占50.89％，经过搅拌后，进水中有无颗粒有机物的反应器中DOM浓度分别下降到13mg/L、7mg/L，且各区间分布差异较大，经过曝气后，DOM浓度分别为10mg/L、7mg/L左右，出水中DOM基本维持在7mg/L以下;颗粒有机物使得反应器在缺氧搅拌阶段结束时＜300D、0.1～0.45μm范围内的有机物含量分别增加了1.52mg/L、1.39mg/L，好氧阶段结束分子量＜300D、10wD～0.1μm的有机物含量也明显高于对比组。
　　(2)推算颗粒有机物在SBR反应器中的脱氮除磷供碳量，得到对于低碳氮比城市污水（C/N=2.5，颗粒有机物浓度150～200mg/L），进水中颗粒有机物的COD为220.8mg/L时，相应的NO3--N去除量较对照组增加了5.85mg/L，颗粒有机物中参与脱氮作用的有20.475mg/L，占进水中总颗粒有机物的9.27％，推算颗粒有机物的脱氮供碳量为0.0265mgNO3--N/mgPOM; TP去除量增加了0.67mg/L，推算出颗粒有机物中参与除磷作用的有14.94mg/L，占进水中总颗粒有机物的6.77％，颗粒有机物的除磷率为0.003mgTP/mgPOM。
　　(3)进水初沉时间的改变对SBR反应器中溶解性COD的去除无明显影响，对TN、TP去除影响较大，在10min、30min时最明显，但随着进水沉降时间的延长，TN、TP去除率提高不明显。对照试验表明，污水中溶解性COD去除率在40％～90％之间上下浮动，变化趋势基本一致;进水沉淀0min、10min、30min、1h、2h的TN去除率较对照组分别提高了20％、23％、25％、10％、10％左右，TP去除率分别提高了18％、22％、20％、8％、3％左右。其中，DOM脱氮贡献率在0.06～0.07mgTN/mgDOM，POM脱氮贡献率在0.04～0.06mgTN/mgPOM，在进水经过10～30min的沉淀后，其自身颗粒有机物的脱氮率能达到0.055mgTN/mgDOM以上;DOM除磷贡献率在0.0067～0.0085mgTP/mgDOM，POM除磷贡献率在0.0006～0.0049mgTP/mgPOM。
　　(4)不同类型及浓度的有机物对城市污水脱氮除磷效果的贡献存在很大的差别。进水有机物类型分别为DOM+POM、DOM、POM时，其TN去除率依次递减，分别约为38.36％、36.59％、12.46％，且随着POM浓度增加，TN去除率增加，进水为DOM+3POM时，TN去除率最高，为72.7％; TP平均去除率分别约为65.38％、54.56％、53.23％，进水为POM+DOM时，其TP去除率比进水中只有DOM或POM高10％左右。
　　(5)溶解性有机物的存在一定程度上限制了颗粒性有机物脱氮供碳作用的进行。在含溶解性有机物的进水中加入等COD的颗粒性有机物，其TN去除率只提高了1.77％，此时颗粒性有机物的脱氮贡献率为0.012mgTN/mgPOM，而当进水中只有等COD的颗粒性有机物时，其TN去除率却有12.46％，颗粒性有机物的脱氮贡献率为0.066mgTN/mgPOM。
　　(6)溶解性有机物的存在一定程度上限制了颗粒性有机物除磷作用的进行，且无溶解性有机物存在时，颗粒性有机物的除磷贡献率可等于甚至超过溶解性有机物。改变进水中有机物类型及浓度，颗粒性有机物的除磷贡献率在0.003～0.025mgTP/mgPOM之间，而溶解性有机物约为0.015mgTP/mgDOM，近似推算得到，颗粒有机物的贡献率在无/有等COD的溶解性有机物的比值约为4.9。

目录

摘要

符号说明

1．绪论

1．1 综述

1．1．1 城市污水中有机物性质

1．1．2 污染物在脱氮除磷工艺中的去除理论概述

1．1．3 颗粒有机物的国内外研究现状

1．2 课题的提出

1．3 研究目的与内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．4 技术路线

2．颗粒有机物的水解及产物分析

2．1 材料与方法

2．1．1 试验装置

2．1．2 试验用水与污泥

2．1．3 试验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 物理作用对颗粒有机物的水解过程影响分析

2．2．2 颗粒有机物在脱氮除磷工艺中水解过程分析

2．2．3 颗粒有机物的水解过程分析

2．3 本章小结

3．颗粒有机物水解产物对脱氮效果的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 试验装置

3．1．2 试验用水与污泥

3．1．3 试验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 颗粒有机物水解产物脱氮效果分析

3．2．2 初沉时间对颗粒有机物水解产物脱氮效果的影响

3．2．3 进水有机物类型及浓度对颗粒有机物水解产物脱氮效果的影响

3．3 本章小结

4．颗粒有机物水解产物对除磷效果的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 试验装置

4．1．2 试验用水与污泥

4．1．3 试验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 颗粒有机物水解产物除磷效能分析

4．2．2 初沉时间对颗粒有机物水解产物除磷效果的影响

4．2．3 进水有机物类型及浓度对颗粒有机物水解产物除磷效果的影响

4．3 本章小结

5．结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

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