强化内源反硝化生物脱氮除磷及污泥减量化技术

北京工业大学博士学位论文强化内源反硝化生物脱氮除磷及污泥减量化技术姓名：王建龙申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：彭永臻20070326摘要摘要由氮磷等引起的水体富营养化问题仍然是当今世界各国面临的主要水体污染问题之一。随着经济社会的发展，我国的污水处理事业得到了快速的发展，污水处理率逐年升高，但是水体富营养化问题依然严重，与此同时剩余污泥产量也日益增加，污泥的处理处置问题已成为阻碍污水处理厂正常运行的关键因素之一。从整体上来说，我国污水厂运行管理水平较低，运行成本偏高，处理效果较差，对于新技术的开发能力和引进技术的吸收水平较低。因此，逐步推广和发展污水脱氮除磷和污泥处理处置技术，实现对已建污水处理厂的深度处理和节能降耗运行，开发高效的脱氮除磷新技术和剩余污泥处理新途径显得尤为重要。结合目前现有污水处理工艺中存在的问题，本文采用复合式厌氧水解酸化+A2／O组合装置，以实际生活污水为研究对象，研究了利用剩余污泥水解酸化过程中产生的有机物作为生物脱氮除磷碳源的可行性。着重研究了组合工艺处理低C／N生活污水的脱氮除磷和污泥减量效果，并进一步系统研究了组合工艺的影响因素和过程控制参数。复合式厌氧水解酸化反应器将活性污泥耐有机负荷冲击能力强和生物膜易于富集生长水解酸化细菌等优点有机结合于一体，从而具有较高的水解酸化效率和有机物去除率。试验分别考察了水力停留时间、污泥浓度、污泥停留时间、有机负荷对污染物去除效果的影响。在试验条件下(室温24℃)，当进水COD为600．1000mg／L时，系统COD的去除率可达40％，SS去除率可达70％，酸化出水BOD5／COD增幅可达0．20。针对低C／N生活污水反硝化过程碳源不足，剩余污泥产量高的特点，提出了强化内源反硝化同步脱氮除磷及污泥减量技术(水解酸化+A2／0组合工艺)，利用剩余污泥水解酸化过程中产生的有机酸，作为后续工艺微生物脱氮除磷的碳源。因此，在提高系统脱氮除磷效率的同时减少了系统外排的污泥量，在工艺内部实现了剩余污泥的减量。试验结果表明：在进水COD为286．425mg／L，NH4+．N为36—58mg／L，P043-p为6-14mg／L，总水力停留时间为11．5h，无外加碳源和碱度条件下，系统COD、NH4+-N、TN、P043．p去除率分别可达92％、98％、80％、95％。此时，该组合工艺A2／0段污泥表观产率系数为O．18(MLSS／COD)约为传统工艺0．30(MLSS／COD)的60％，整个系统剩余污泥减量可达46．5％。通过间歇试验，研究了剩余污泥水解酸化过程中影响有机物产量和组分的主要因素，包括反应时间、污泥浓度、污泥种类、初始pH值、容积交换率。试验结果表明：以上影响因素均对剩余污泥水解酸化过程有一定影响，通过控北京工业大学工学博士学位论文制这些参数可优化水解酸化过程中有机物的溶出。初始pH对污泥水解酸化效果有重要影响，酸化后SCOD的浓度遵循以下顺序：碱性>酸性>中性。不同试验条件下，污泥水解酸化过程中SCOD浓度与ORP之间均存在较好线性相关性，相对标准偏差R>0．9。因此，可以用ORP作为水解酸化过程控制参数，根据ORP值来判断水解酸化反应进程。采用有效容积为12L的序批式复合生物反应器，以实际生活污水为研究对象，在常温(26±1)℃条件下，通过调节曝气量，控制反应器内溶解氧浓度，实现了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮和低溶解氧同步脱氮除磷。亚硝酸型同步硝化反硝化条件下，亚硝酸盐积累率始终维持在85％以上，TN平均去除率可达75％左右，系统稳定运行“Od。低溶解氧同步脱氮除磷条件下，TN去除率达80．O％，P043-p去除率达92．2％。过高或过低的DO浓度均不利于系统进行同步硝化反硝化脱氮及除磷。因此，控制曝气量在一个最佳的范围内是提高复合生物反应器同步脱氮除磷的关键因素。通过在线pH、DO检测发现，当系统中易降解COD消耗完和硝化结束时，pH、DO曲线上均出现相应特征点。因此，可以用DO和pHl拄t线上的特征点作为曝气阶段的控制参数，不但可以稳定实现亚硝酸型同步硝化反硝化，而且还可实现节能，提高系统运行效率。在实际工程中，只有实时控制，才能从根本上解决过量曝气和曝气不足的问题。关键词：水解酸化；生物脱氮除磷；污泥减量；复合生物反应器；溶解氧ⅡAbstractAbstractEutroPhication，whichiscausedbyexcessivedischargesofnitrogenandphosphorus，isstillthemainwaterpollutionproblemworldwidely．Withthedevelopmentofecomomicandsociety，theprojectsofwastewatertreatmenthav