城市污水生物添加强化脱氮处理中试试验研究

摘要

城市污水处理厂污泥处理过程产生的污泥水含有高浓度的氨氮（800-1000 mg/L），尽管其水量仅占污水处理厂进水量的1~2％，但氮负荷却高达进水总氮负荷的15~25%。本研究利用O/A反应器对污泥水进行处理,同时富集硝化菌，然后对污水处理系统（A2O）进行生物添加，对硝化菌的富集效果、群落结构及动力学参数、生物添加污水处理系统污染物去除效果、温度对生物添加强化硝化的影响及生物添加强化城市污水脱氮的效果等方面进行了系统研究，同时以中试系统试验结果为依据，对西安市第四污水处理厂的生物脱氮除磷系统改造进行了生产性试验。
　　本研究主要内容包括：⑴采用O/A连续流反应器处理污泥水，可在53天内将进水NH4+-N由45 mg/L提高到400 mg/L，与序批式反应器相比，连续流反应器处理污泥水的运行更加稳定；活性污泥中硝化菌的表观产率系数为0.12 mg/mgN，浓度为197.9 mg nitrifiers/gVSS，硝化菌占总细菌的比例为22.67%。Nitrosomonas europaea/Nitrosococcus mobilis为氨氧化菌(AOB)的优势菌属，Nitrobacter spp为亚硝酸盐氧化菌(NOB)的优势菌属；AOB和NOB的基质半饱和常数分别为1.3052±0.2208 mg NH4+-N/L和1.1000±0.0700 mg NO2--N/L；氨氧化速率的温度影响因子KT为0.0595℃-1，温度修正系数θ为1.061；亚硝酸盐氧化速率的温度影响因子KT和温度修正系数θ分别为0.0688℃-1和1.071。⑵温度和污泥龄的变化对生物添加污水处理系统 TCOD的去除效果无明显影响，出水TCOD的平均浓度为47 mg/L，可以达到GB18918-2002一级A标准；出水磷酸盐浓度偏高的主要原因为二沉池释磷。厌氧阶段吸收单位乙酸释放的磷量（△P/△Hac）为0.39 mg/mg，与理论值接近；缺氧吸磷与好氧吸磷的比例将近70%，因此，强化系统反硝化吸磷功能对提高除磷效果至关重要。⑶生物添加污水处理系统在污泥龄保持不变的条件下，当水温从12℃增加到15℃时，氨氮去除率由40%增加到84%，氨氧化速率(SAUR)和亚硝酸盐氧化速率(SNUR)分别增加了72%和100%，硝化效果迅速恢复。当水温升高到18℃时，尽管污泥龄仅为原污泥龄的一半，但氨氮去除率接近100%，SAUR和SNUR分别为6.3 mg NH4+-N/gVSS h和6.5 mg NO2--N/gVSS，生物添加可以缩短污水处理系统活性污泥硝化性能恢复的时间。⑷在低温短污泥龄的条件下，生物添加稳定期氨氮去除率和硝化活性较添加前增加将近一倍，AOB和NOB占细菌总数的比例增加了2.83和3.71倍；生物添加对污水处理系统硝化速率的贡献为9.3%~32%；污水处理反应器中硝化菌富集反应器具有相似的硝化菌群落结构。⑸以A2O中试系统试验结果为依据对西安市第四污水处理厂的混合液回流比，污泥回流比和进水分配比等参数进行了调整，结果表明，通过关闭混合液回流，提高污泥回流比，厌氧释磷速率提高30%，磷酸盐去除效果提高50%。

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1 绪论

1.1城市污水生物脱氮除磷理论与工艺技术现状

1.2 污泥水的性质及处理方法

1.3 生物添加强化硝化理论与技术

1.4 污泥水富集硝化菌强化硝化

1.5 课题的研究背景

参考文献

2 中试试验材料与方法

2.1 试验装置与运行

2.2 试验用水来源水质

2.3 主要设备仪器

2.4 检测项目及分析方法

参考文献

3 硝化菌富集效果与群落结构及动力学参数研究

3.1 前言

3.2 试验材料与方法

3.3 试验结果与分析

3.4 本章小结

参考文献

4生物添加强化脱氮中试处理系统的污染物去除效果

4.1 前言

4.2试验材料与方法

4.3 试验结果与分析

4.4 本章小结

参考文献

5 温度对生物添加强化硝化的影响

5.1 前言

5.2 试验材料与方法

5.3 试验结果与分析

5.4 本章小结

参考文献

6生物添加强化硝化效果分析

6.1 前言

6.2 试验材料与方法

6.3 试验结果与分析

6.4 本章小结

参考文献

7 西安市第四污水处理厂生物脱氮除磷系统改造生产性试验

7.1前言

7.2 污水处理厂工艺和处理现状及存在问题

7.3生产性试验依据和目标及试验方案

7.4 试验结果

7.5 污水处理系统改造方案

7.6 本章小结

8 结论与建议及创新点

8.1 结论

8.2 建议

8.3 论文创新点

致谢

在读期间发表学术论文和参与的课题