生活污水亚硝化性能及特征试验研究

论文摘要

亚硝酸型脱氮工艺以其节约碳源、节约曝气量和产泥量少等优点,而备受关注。目前该类型工艺已经成功应用于污泥消化液、垃圾渗滤液等高氨氮污废水的处理。如果将这类工艺应用于城市生活污水,将产生巨大的经济和社会效益。近年来,人们在这方面进行了大量的探索和尝试。然而至今仍无突破性进展,究其原因主要是生活污水的亚硝化未得到有效解决,从而限制了其由试验走向工程实践。本课题以实现并维持生活污水亚硝化为目标,提出了上流式曝气生物滤池（UBAF）+亚硝化+厌氧氨氧化联合工艺处理城市生活污水的工艺形式。本试验对前两部分进行了试验研究,以生活污水为水源,探讨生活污水的亚硝化性能。取得了如下试验成果:1)对UBAF的启动及稳定运行进行了充分研究。确定了此反应器形式和进水条件下,最佳的气水比、进水CODcr负荷、反冲洗周期分别为3.8:1、3.0kgCODcr/（m3·d）、67d。从而保证产生低COD（<70mg/L）,高氨氮保留率（>85%）的二级出水。得出了该反应器成功启动并稳定运行的关键是上向流的运行方式和反应区内的溶解氧一直维持在较低的水平（<1.5mg/L）。2)通过约100d的启动,在高TIC浓度下,分别经过常温（19℃）、中温（33±1℃）成功启动了亚硝化反应器,达到90%以上的出水亚硝酸盐积累率。其中,中温、高TIC浓度的启动方式为今后低基质浓度的亚硝化反应器的快速启动提供了参考与借鉴。SEM电镜照片显示,启动成功后反应器内的细菌主要为亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）,并呈簇状聚集生长。3)亚硝化反应器成功启动后,对有机物、氮素、DO、碱度等的沿程变化情况进行了试验探讨。得出沿滤层高度方向2080cm处为亚硝化主反应区,81.9%的NH4+-N和85.2%的NO2--N分别在此区间得到去除和生成,平均NO2--N生成速率为0.40 kg/（m3·d）; SND作用也较为剧烈,TN去除率达25.6%。4)对水力负荷、进水COD浓度、DO浓度、碱度/TIC浓度、温度和反冲洗对反应器亚硝化性能的影响进行了试验研究。结果表明:最佳水力负荷为0.40m3/（m2·h）,反应区最优DO浓度为1.21.8mg/L;进水COD浓度的适当提高（低于120mg/L）会增强SND作用,并不会影响亚硝酸盐的积累率。在正常生活污水TIC浓度（约80mg/L）,可以取得较为理想的亚硝酸盐积累效果（亚硝酸盐积累率82%,积累水平25mg/L）;中温条件（30～35℃）是亚硝酸盐积累最为有利的条件,是实现和维持高亚硝酸盐积累水平的主要原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国水资源现状
• 1.1.1 水资源的短缺
• 1.1.2 水污染与水体富营养化严重
• 1.2 传统污水生物脱氮
• 1.2.1 传统生物脱氮原理
• 1.2.2 传统的生物脱氮工艺
• 1.2.3 传统硝化反硝化工艺中存在的问题
• 1.3 新型的亚硝酸型生物脱氮技术
• 1.3.1 短程硝化原理
• 1.3.2 短程硝化的影响因素
• 1.4 亚硝酸型脱氮工艺
• 1.4.1 同步硝化-反硝化（SND）脱氮工艺
• 1.4.2 完全自养型生物脱氮工艺
• 1.5 亚硝酸型脱氮工艺的优势
• 1.6 课题背景
• 1.6.1 课题的来源
• 1.6.2 课题的目的和意义
• 1.6.3 本课题的研究内容
• 第2章 试验装置与检测方法
• 2.1 试验装置及流程
• 2.2 接种污泥及实验用水
• 2.2.1 接种污泥
• 2.2.2 实验用水
• 2.3 主要仪器及分析检测方法
• 2.3.1 水样的处理和保存
• 2.3.2 常规检测指标及相关仪器
• 2.3.3 生物膜的形态观察
• 第3章 上流式曝气生物滤池的启动及运行
• 3.1 上流式曝气生物滤池的启动
• 3.2 运行效果影响因素分析
• 3.2.1 气水比
• 3.2.2 进水CODCr容积负荷
• 3.2.3 反冲洗的影响
• 3.3 最佳运行工况的稳定运行
• 3.3.1 COD的沿程变化
• 4⁺-N的沿程变化'>3.3.2 NH₄⁺-N的沿程变化
• 3.3.3 DO的沿程变化
• 3.4 本章小结
• 第4章 亚硝化反应器的启动试验
• 4.1 启动方案的确定
• 4.2 亚硝化反应器的启动
• 4.2.1 生物膜的初期培养
• 4.2.2 好氧硝化生物膜的培养
• 4.2.3 室温下亚硝化反应器的启动
• 4.2.4 33℃下亚硝化反应器的强化启动
• 4.3 污泥的特征变化
• 4.4 本章小结
• 第5章 亚硝化反应器的特性研究
• 5.1 COD的沿程变化
• 5.2 氮素的沿程变化
• 4⁺-N的沿程变化'>5.2.1 NH₄⁺-N的沿程变化
• 2^--N的沿程变化'>5.2.2 N0₂^--N的沿程变化
• 3^--N的沿程变化'>5.2.3 N0₃^--N的沿程变化
• 5.2.4 TN的沿程变化
• 5.3 DO的沿程变化
• 5.4 pH/碱度/TIC的沿程变化
• 5.5 本章小结
• 第6章 亚硝化反应器影响因素的试验研究
• 6.1 水力负荷的影响
• 6.2 COD浓度的影响
• 6.3 DO浓度的影响
• 6.4 碱度/TIC浓度的影响
• 6.5 温度的影响
• 6.6 反冲洗的影响
• 6.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢