不同配水比对Johannesburg工艺脱氮除磷的影响及过程控制分析

摘要

A2/O工艺是城市污水处理厂应用最为广泛的生物脱氮除磷工艺。在该工艺中,硝化、反硝化、释磷和吸磷等多个生化反应在同一个污泥系统中进行,而不同生化反应对基质及控制参数等存在着各种矛盾关系,所以A2/O污水处理系统很难同时获得较高的脱氮除磷效率。本文是以A2/O工艺中试系统的实际运行结果为基础,参照Johannesburg工艺对其进行改进,探讨改进后的工艺(Johannesburg)预缺氧池不同配水比对预缺氧池反硝化和系统脱氮除磷的影响,以确定最佳配水比。另外,对基于PLC技术的Johannesburg工艺中试系统的在线监控系统进行分析和评价,通过在线监控数据的分析实现处理系统的过程控制。主要研究结果如下:
　　(1)通过回流污泥进入厌氧池中的硝酸盐氮是导致A2/O系统除磷效果不稳定的最主要影响因素。
　　(2)无论是A2/O工艺,还是改进后的Johannesburg工艺,进水水质的波动及外界环境(温度)的变化对COD的去除产生的影响较小,出水COD比较稳定。而温度对脱氮过程影响很大,当混合液温度由25℃降至11.5℃时,氨氧化速率(AUR)和亚硝酸盐氧化速率(NUR)急剧下降,分别从8.27mg/gMLSS·h和6.49mg/gMLSS·h降至2.42mg/gMLSS·h和1.7/gMLSS·h,出水氨氮大幅上升,脱氮率持续下降。温度对系统硝化过程的影响使得进入厌氧池的硝酸盐氮浓度不同,系统除磷效果也因此受到影响。
　　(3)通过对预缺氧池配水比(0％、10%、20%和30%)进行试验,得到最佳配水比为10%。在最佳配水比时,Johannesburg工艺的预缺氧池出水NO3--N<2mg/L,污泥中PAO含量达到最大值,对应的厌氧释磷速率、好氧吸磷速率和反硝化吸磷速率均达到最大值,分别为6.94、3.17和2.12mg/gMLSS?h,厌氧池中磷酸盐的最大浓度和污泥中最大磷含量可达到19.37mg/L和25.7mgTP/gMLSS。并且系统反硝化除磷性能得到强化,缺氧吸磷量占总除磷量的比例高达64.93%。
　　(4)应用PLC技术进行过程控制具有灵敏度高、数据采集方便且可靠性好、操作简便和节省人力物力等优点。通过对在线监测信息的综合分析将中试系统好氧池2＃的DO设定在1~1.5mg/L,ORP对厌氧池厌氧程度和厌氧释磷速率,释磷量的大小有很好的指示作用,根据进水氨氮的变化情况可以适当的降低供氧量,使好氧池末端氨氮浓度低于5mg/L即可,既减少了脱氮负担,又节约了运行成本。

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1 绪论

1.1 城市污水来源及组成

1.2 城市污水的危害及处理现状

1.3 生物脱氮除磷的理论与技术

1.4 A2/O工艺

1.5 Johannesburg工艺

1.6 课题研究的内容和意义

2 试验材料与方法

2.1 试验装置与流程

2.2 进水水质

2.3 运行参数及试验方法

2.4 检测项目及方法

3 A2/O工艺中试系统的运行结果

3.1 A2/O中试系统对COD的去除效果

3.2 A2/O中试系统脱氮效果

3.3 A2/O中试系统除磷效果

3.4 小结

4 Johannesburg工艺中试系统的运行结果

4.1 不同配水比下Johannesburg工艺中试系统的运行效果

4.2 预缺氧池对NO3--N的去除效果

4.3 不同配水比下的聚磷菌数量及释磷吸磷速率

4.4 不同配水比下的反硝化除磷

4.5 小结

5 基于PLC技术的Johannesburg工艺中试处理系统的过程控制

5.1 控制系统

5.2 Johannesburg工艺过程控制变量及控制原则

5.3 小结

6 结论

致谢

参考文献

附录研究生学习阶段发表论文