厌氧—缺氧生物脱氮除磷系统的稳定性及反硝化聚磷的强化研究

论文摘要

生物反硝化聚磷技术是目前污水处理研究领域的重点和热点。近年来,不断有研究发现,在实际的A2/O工艺运行中,缺氧池中的硝酸盐在进行反硝化的同时磷酸盐浓度也降低。即存在所谓的反硝化聚磷菌（DPB）,从而使聚磷和反硝化这2个独立的过程在DPB的参与下仅在缺氧环境下就可同时进行.反硝化除磷脱氮工艺与传统A2/O等工艺相比,不仅节省了对碳源的需要,使产生的剩余污泥量大幅度减少,且聚磷在缺氧条件下完成可节省曝气所需要的能源。基于反硝化聚磷理论,先后提出了A2N和Dephanox等采用侧流硝化/厌氧/缺氧的新型生物脱氮除磷工艺,来实现污水氮磷的高效低耗去除。但是从现有的实践以及研究成果看,单纯的反硝化除磷速率都远较好氧除磷慢、除磷效率低,而且污泥在经历长期的厌氧/缺氧环境交替后,除磷效率都会下降,出现反硝化聚磷难以持久的现象,从而制约了反硝化聚磷在生物脱氮除磷工程的应用。在厌氧/缺氧交替的系统中,如何长久实现反硝化聚磷,维持反硝化聚磷的活性、保持反硝化聚磷菌的优势等问题值得研究。笔者利用2组厌氧/缺氧（A/A）SBR反应器,研究了系统中反硝化聚磷菌活性的变化,探讨了反硝化聚磷菌选择和富集的条件以及影响反硝化聚磷系统稳定运行的因素。为反硝化聚磷脱氮工艺设计以及厌氧/缺氧（A/A）环境下如何长久实现反硝化聚磷、维持反硝化聚磷菌的活性、保持反硝化聚磷菌的优势提供理论依据。试验结果表明:（1）采用2#反应器的两段进水方式运行对系统的反硝化除磷效果可以起到很好的强化作用,可达到快速富集DPB的目的。（2）优化系统运行条件有助于A/A（2#）系统快速富集DPB,系统pH值控制在7.0左右,COD:N:P为300:50:20时,反硝化除磷效果最佳,所用碳源最少,C、N、P的去除率均在95%以上。（3）在厌氧段供给高浓度磷、一段方式进水的A/A（1#）系统中,不能有效地富集DPB,系统的反硝化作用很强而反硝化聚磷效果较差。（4）在厌氧阶段,初始磷浓度越大对厌氧释磷的抑制也越大,使厌氧释磷量和厌氧释磷速率减小,而较低的初始磷浓度将有利于厌氧释磷。（5）厌氧段释磷受到抑制会使得系统中的COD的吸收也受到抑制,厌氧段释磷充分,COD才能充分吸收,有利于系统在缺氧段对磷的吸收。（6）对于1#系统,缺氧段COD浓度较高时,分批次投加硝酸盐可以获得比一次性投加硝酸盐更高的反硝化聚磷效率。（7）缺氧段COD浓度高会造成系统反硝化菌和反硝化聚磷菌的竞争,导致反硝化菌在有外碳源时抢先利用硝酸盐进行反硝化作用从而影响聚磷效果。缺氧段COD浓度低则有利于反硝化聚磷的效果。（8）经驯化富集DPB的A/A系统以一段进水方式（传统A/A运行方式）运行后,具有良好的反硝化除磷功能。提高系统的磷负荷有利于缺氧段聚磷。缺氧加磷运行方式要比厌氧加磷运行方式更好。（9）对于A2N、Dephanox等反硝化聚磷工艺,在其初期运行时,可利用碳源与电子受体分开的两段进水的方法,以含硝酸盐含量较高的废水对其污泥进行预培养,待活性污泥中DPB得到富集后,再将其投入实践,可取得比较理想的反硝化聚磷效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 社会背景
• 1.1.1 水污染现状
• 1.1.2 水体氮磷污染现状
• 1.1.3 污水脱氮除磷的意义
• 1.2 生物除磷
• 1.2.1 PAO生物除磷
• 1.2.2 DPB生物除磷
• 1.3 A/A法除磷工艺的研究进展
• 1.4 课题的背景与研究意义
• 2 试验装置与方法
• 2.1 试验装置及主要仪器设备
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 试验的主要仪器设备
• 2.2 试验分析方法
• 2.3 试验技术路线
• 2.4 试验内容
• 2.5 接种污泥及配水
• 2.5.1 SBR系统中污泥的接种
• 2.5.2 人工废水水质
• 3 两套系统的反硝化除磷效果研究
• 3.1 SBR的启动
• 3.2 两套系统反硝化聚磷效果
• 3.2.1 两套系统除磷率的逐日变化对比
• 4^3--p投加方式对系统厌氧段释磷的影响'>3.2.2 不同PO₄^3--p投加方式对系统厌氧段释磷的影响
• 3.2.3 两套系统在厌氧反应过程中COD浓度的变化
• 3.2.4 结果与讨论
• 3.3 小结
• 4 2#系统反硝化聚磷效果的强化
• 4.1 2#系统反硝化聚磷效果的强化
• 4.1.1 系统厌氧段进水COD浓度对反硝化聚磷的影响
• 3^--N浓度对反硝化聚磷的影响'>4.1.2 系统缺氧段进水NO₃^--N浓度对反硝化聚磷的影响
• 4.1.3 系统在不同pH值下运行对反硝化聚磷的影响
• 4.1.4 系统中污泥的形态变化
• 4.2 结果与讨论
• 4.3 小结
• 5 1#系统反硝化聚磷效果的优化试验研究
• 5.1 试验条件
• 5.1.1 配水水质
• 5.1.2 反应器运行
• 5.2 系统的反硝化聚磷效果
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 小结
• 6 改为一段进水方式对2#系统脱氮除磷的影响研究
• 6.1 试验条件
• 6.1.1 配水水质
• 6.1.2 反应器运行结果
• 6.2 系统的反硝化聚磷效果
• 6.3 小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 不足与建议
• 致谢
• 参考文献
• 硕士研究生期间发表的论文