基于SBR系统强化废水脱氮除磷试验研究

论文摘要

随着水环境污染、水体富营养化、节水问题的尖锐化及公共环境意识的增强,越来越多的国家和地区制定了严格的污水氮磷排放标准,研究和开发经济高效的脱氮除磷污水处理技术已成为水污染控制工程领域的重点和热点课题之一。反硝化聚磷菌（DPB）是兼性反硝化菌的一种,它能够在厌氧过程中释放磷,在缺氧的情况下,利用硝酸盐作为电子受体,在完成过量吸磷的同时,将硝态氮还原成氮气,从而使生物除磷与反硝化脱氮有机地合二为一。本论文以人工配制的生活污水作为研究对象,在SBR系统中通过二阶段法对DPB进行了驯化和富集,并对SBR系统脱氮除磷的运行条件进行了优化。在系统稳定运行的基础上,探讨了进水有机物浓度,缺氧段硝酸盐浓度等因素对系统脱氮除磷效果的影响,考察了SBR系统对污水中有机物、氮和磷的去除效果。用正交试验（三因素三水平）的方法得出A/A/O-SBR系统最佳运行工况为:厌氧2小时、缺氧3.5小时、后好氧0.5小时,沉淀排水1.0小时,分析得出曝气时间是影响反应器处理效果的最主要的因素。在反应器中投加不同浓度的COD,试验结果表明,进水COD浓度偏低,硝酸盐浓度相对过量,滞留到下一周期会抑制厌氧初期的放磷反应;进水COD浓度过高,会导致缺氧阶段存在过多COD,未利用的有机物残留于后续缺氧段将与缺氧吸磷过程竞争电子受体,从而对吸磷产生不利影响,本试验确定的最佳COD浓度约为300mg/L。在缺氧段分别加入不同浓度的NO3--N,通过实验结果分析得出具有较好脱氮除磷效果的硝酸盐浓度为30mg/l。在最佳运行条件下反应器运行稳定,系统COD去除率达到91.31%,磷酸盐去除率达到90.94%,NH3-N去除率达到98.70%,TN去除率达到94.12%,获得了良好的脱氮除磷效果。建立了SBR系统的物料平衡方程式,并通过实验数据得出污水中COD浓度计算公式为: Cω= rCω0 - 54.00t X - 4.19ty;通过建立PO43--P的物料平衡方程式,得出厌氧段厌氧动力学模式为: Pt = P0 - 2.02 Xt 2+ 6.84Xt（0≤t≤2）;缺氧段反硝化吸磷动力学模式为: Pt ’ = P0 - 6.46t 2+ 13.68 X+ 11.62（0≤t≤3.5）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 水体富营养化
• 1.1.1 水体富营养化现状
• 1.1.2 水体富营养化危害及来源
• 1.2 课题研究目的和意义
• 2. 生物脱氮除磷技术与研究现状
• 2.1 生物脱氮除磷的基本原理
• 2.1.1 生物脱氮的原理
• 2.1.2 生物除磷的基本原理
• 2.2 生物脱氮除磷工艺
• 2.2.1 空间顺序的连续流脱氮除磷工艺
• 2.2.2 序批式反应器（SBR）工艺系统
• 2.3 反硝化除磷脱氮新技术的研究现状
• 2.3.1 反硝化除磷脱氮理论
• 2.3.2 反硝化除磷脱氮工艺
• 2.4 试验主要研究内容
• 3. 试验装置及方法
• 3.1 试验装置
• 3.2 试验用水水质
• 3.3 分析项目与方法
• 3.3.1 水样的处理和保存
• 3.3.2 测定项目及分析方法
• 3.4 试验方法
• 4. 试验结果与分析
• 4.1 反硝化除磷污泥的驯化与培养
• 4.1.1 聚磷菌的富集培养
• 4.1.2 反硝化除磷污泥的培养驯化
• 4.2 SBR 系统脱氮除磷优化试验
• 4.3 进水COD 浓度对反硝化除磷性能的影响
• 4.3.1 不同COD 浓度下反硝化除磷效果分析
• 4.3.2 反硝化除磷所承受的COD 浓度低于传统的生物除磷A/OSBR 系统
• 4.3.3 低碳源时污泥特征及对聚磷效果影响
• 4.4 硝酸盐浓度对反硝化除磷效果的影响
• 4.4.1 硝酸盐浓度对反硝化除磷效果的影响
• 4.4.2 硝酸盐浓度对反硝化除磷速率的影响
• 4.5 SBR 系统脱氮除磷试验运行效果及分析
• 4.5.1 优化运行条件下SBR 系统脱氮除磷运行效果
• 4.5.2 反硝化除磷与脱氮的关系
• 4.5.3 不同时段pH 的变化趋势
• 4.6 本章小节
• 5. 反硝化除磷动力学模型初探
• 5.1 反硝化除磷化学计量关系
• 5.1.1 厌氧放磷化学计量关系
• 5.1.2 反硝化吸磷（缺氧）化学计量学
• 5.2 反硝化除磷系统动力学初探
• 5.2.1 假设条件
• 5.2.2 物料平衡方程
• 5.2.3 有机物去除动力学
• 5.2.4 厌氧段厌氧释磷动力学模式
• 5.2.5 缺氧段反硝化吸磷动力学模式
• 5.3 本章小节
• 结论和建议
• 1 结论
• 2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢