化学解偶联对污泥减量和脱氮除磷效果的影响研究

论文摘要

在污水处理厂污泥难以处理处置的情况下,开发剩余污泥产生量少的污水处理技术和方法已成为污水处理领域研究的热点和难点。大量研究表明,向污水处理系统中投加化学解偶联剂,可以抑制生物的合成代谢,减少污水处理系统剩余污泥产生量。但是,现有研究普遍认为污泥减量系统中需要控制较高的DO含量,且污水处理效果尤其是对营养物质的去除效果会受到一定程度的影响。论文在综合分析解偶联污泥减量系统现有研究成果的基础上,认为高DO运行方式不仅增加了污水处理系统的能耗,同时也加速了生物物质的氧化,而后者是导致污水处理效果变差的主要原因。论文以2,4,5-三氯苯酚（TCP）作为化学解偶联剂,在保证污水处理效果包括脱氮除磷效果的前提条件下,研究TCP污泥减量系统的DO变化过程、污泥减量效果、脱氮除磷效果及其对污泥性能的影响,期望在较低DO状态下获得优异污泥减量效果和污水处理效果。研究结果表明:①TCP的加入会使系统DO消耗增加,同时系统维持低DO的时间增长。②在低浓度（TCP浓度≤5mg/L）条件下,TCP对SBR系统的硝化和反硝化过程影响不大,当TCP浓度>5mg/L时,会抑制硝化和反硝化的正常进行,导致脱氮效果变差。在TCP污泥减量系统维持的低DO状态下,好氧脱氮占主导地位,其脱氮效果远远好于缺氧脱氮。③TCP对SBR系统的厌氧释磷过程具有抑制作用,当TCP浓度≤2mg/L时,这种抑制作用可以忽略不计;TCP浓度越高,好氧吸磷效率越低,但是在2mg/L的TCP污泥减量系统中,好氧吸磷效率仅比对比系统下降了8.5%,说明在低DO的TCP污泥减量系统中仍能取得良好的好氧吸磷效果。④连续运行的实验结果表明:TCP能够有效的降低活性污泥系统中的剩余污泥产量,TCP浓度越高,污泥减量效果越显著;TCP污泥减量系统维持的低DO环境,能够有效促进同时硝化反硝化作用的发生,在一定程度上抵消甚至会超过TCP对系统脱氮的抑制作用;当TCP浓度≤4mg/L时,系统出水的磷浓度受TCP的影响不大,TCP浓度高的时候,除磷效果受到的影响较大,出水磷酸盐和总磷浓度升高。⑤TCP污泥减量系统中微生物的种群结构发生了变化,原生动物和后生动物等指示性微生物的种类和数量都有一定程度的降低,污泥絮体变得疏松。污泥的沉降性能受TCP浓度的影响较大,TCP浓度越高,污泥沉降性能越差。随着TCP浓度的升高,污泥的SOUR值升高,说明TCP可以使微生物的呼吸速率得以提高,但是TCP浓度较高的时候,其毒性较大,部分敏感的微生物死亡,其SOUR值反而降低。综合考虑对污泥减量效果、工艺运行效能和污泥性能的影响,在TCP污泥减量系统中,其最佳浓度范围在2mg/L左右。通过对比系统和2mg/L TCP污泥减量系统的经济效益核算,TCP污泥减量系统中每吨污水（包括污泥处理）的运行费用可以减少0.019元,说明在活性污泥工艺中添加TCP实现污泥减量的途径不仅在技术上,而且在经济上也是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 剩余污泥概况
• 1.1.1 剩余污泥的产生
• 1.1.2 污泥处理处置现状与存在的问题
• 1.1.3 削减剩余污泥的必要性
• 1.2 污泥减量化的理论基础
• 1.2.1 维持代谢和内源代谢
• 1.2.2 解偶联代谢
• 1.3 国内外污泥减量化技术的研究现状
• 1.3.1 基于隐形生长的污泥减量化技术
• 1.3.2 基于微型动物捕食作用的污泥减量化技术
• 1.3.3 基于高浓度溶解氧的污泥减量化技术
• 1.3.4 基于解偶联代谢的污泥减量化技术
• 1.3.5 污泥减量化技术存在的负面影响
• 1.4 低氧生物除磷脱氮工艺研究进展
• 1.4.1 低氧条件下同时硝化和反硝化研究现状
• 1.4.2 低氧生物除磷工艺研究进展
• 1.5 课题的提出、研究目的及研究内容
• 1.5.1 研究课题的提出
• 1.5.2 研究目的和意义
• 1.5.3 研究内容
• 1.5.4 课题来源
• 2 实验内容和方法
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验用水
• 2.3 实验材料及测试方法
• 2.3.1 实验材料
• 2.3.2 测试方法
• 2.4 实验内容和方法
• 2.4.1 污泥的培养和驯化
• 2.4.2 TCP 对DO 变化过程影响实验
• 2.4.3 TCP 对脱氮除磷过程的影响实验
• 2.4.4 脱氮TCP 污泥减量系统连续运行实验
• 2.4.5 除磷脱氮TCP 污泥减量系统连续运行实验
• 2.4.6 TCP 对污泥性能和微生物种群的影响实验
• 3 TCP 对DO 变化过程的影响
• 3.1 实验结果
• 3.1.1 不同曝气量下系统的DO 逐时变化
• 3.1.2 不同曝气量下系统平均DO 变化
• 3.2 实验结果分析
• 3.3 本章小结
• 4 TCP 对脱氮除磷过程的影响
• 4.1 TCP 对SBR 运行周期氮转化的影响
• 4.1.1 对曝气阶段氮转化过程的影响
• 4.1.2 对缺氧阶段氮转化过程的影响
• 4.1.3 实验结果分析
• 4.2 TCP 对SBR 运行周期除磷的影响
• 4.3 本章小结
• 5 TCP 污泥减量系统工艺运行效能分析
• 5.1 脱氮污泥减量系统工艺运行效能
• 5.1.1 对剩余污泥产量的影响
• 5.1.2 对出水COD 浓度的影响
• 5.1.3 对出水氮浓度的影响
• 5.1.4 实验结果分析
• 5.2 除磷脱氮污泥减量系统工艺运行效能
• 5.2.1 对剩余污泥产量的影响
• 5.2.2 对出水COD 浓度的影响
• 5.2.3 对出水氮浓度的影响
• 5.2.4 对出水磷浓度的影响
• 5.2.5 实验结果分析
• 5.3 本章小结
• 6 TCP 对污泥性能和微生物种群的影响
• 6.1 对脱氮污泥减量系统污泥性能和微生物种群的影响
• 6.1.1 微生物镜检结果
• 6.1.2 对污泥沉降性能的影响
• 6.1.3 对污泥活性的影响
• 6.2 对除磷脱氮污泥减量系统污泥性能和微生物特性的影响
• 6.2.1 微生物镜检结果
• 6.2.2 对污泥沉降性能的影响
• 6.2.3 对污泥活性的影响
• 6.3 本章小结
• 7 经济效益核算
• 7.1 污水处理厂污泥处置成本
• 7.2 TCP 污泥减量系统经济效益核算
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录