厭氧好氧除磷厭氧氨氧化脫氮城市污水再生全流程研究.pdf

1、城市污水是國(guó)際公認(rèn)的寶貴的城市“第二水源”，城市污水再生全流程的研發(fā)及應(yīng)用，是緩解水危機(jī)、恢復(fù)或維系社會(huì)用水健康循環(huán)的重中之重。在污水生物處理過程中，為了從本質(zhì)上解決除磷菌和脫氮菌之間存在的矛盾和競(jìng)爭(zhēng)，可以將除磷和脫氮過程分別進(jìn)行考慮。目前，對(duì)于生物除磷，厭氧-好氧工藝最為經(jīng)濟(jì)可靠；而對(duì)于生物脫氮，厭氧氧氧化工藝無疑最具有可持續(xù)發(fā)展的意義。
　　 針對(duì)厭氧/好氧生物除磷-部分亞硝化/厭氧氨氧化生物脫氮城市污水再生全流程工藝，通過

2、對(duì)除磷反應(yīng)器的運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)整，提出了污泥膨脹的解決方法，確定了其快速恢復(fù)的技術(shù)手段；通過對(duì)部分亞硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)的機(jī)理特性進(jìn)行分析，確定了影響生物自養(yǎng)脫氮反應(yīng)的主要因素，提出了低氨城市污水條件下厭氧氨氧化脫氮的主要技術(shù)手段；并將全流程工藝中的脫氮菌和聚磷菌進(jìn)行耦合，探究了不同工況條件下反應(yīng)器的運(yùn)行效能，為全流程優(yōu)化提供了基礎(chǔ)資料。
　　 本論文研究工作的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　 (1)確立了低溶解

3、氧控制是實(shí)現(xiàn)城市污水部分亞硝化的主要途徑對(duì)于生物濾池亞硝化系統(tǒng)，通過在濾池上部水中進(jìn)行曝氣和處理水?dāng)y氧內(nèi)循環(huán)聯(lián)合的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物膜系統(tǒng)內(nèi)溶解氧濃度的良好控制，并同時(shí)能起到提高處理水pH值的作用，這更有利于氨氧化細(xì)菌的富集生長(zhǎng)。亞硝化生物濾池間歇運(yùn)行條件下，“三氮”濃度的變化均符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，而業(yè)氮與氨氮的比例呈二次曲線變化規(guī)律，在本試驗(yàn)條件下實(shí)現(xiàn)部分亞硝化所需要的適宜水力停留時(shí)間為9.05～13.58小時(shí)。
　　

4、 (2)實(shí)現(xiàn)了常溫、低氨氮城市污水厭氧氨氧化生物濾池的快速啟動(dòng)接種厭氧氨氧化菌的生物濾池反應(yīng)器將經(jīng)歷厭氧氨氧化菌的馴化和快速擴(kuò)增過程，其中馴化時(shí)間約為30天，快速擴(kuò)增時(shí)間約為75天。以火山巖活性生物陶粒為濾料的生物膜反應(yīng)器作為厭氧氨氧化菌富集與增殖的載體，在反應(yīng)器啟動(dòng)過程中，反應(yīng)器內(nèi)生成氣體的產(chǎn)量、生物濾料顏色的改變、各類氮素的轉(zhuǎn)化以及pH值等的變化情況，均可作為表征厭氧氨氧化菌馴化與擴(kuò)增階段厭氧氨氧化反應(yīng)特性的重要標(biāo)志。
　　

5、 (3)提出了磷酸鹽對(duì)厭氧氨氧化生物濾池脫氮性能的影響機(jī)制進(jìn)水磷酸鹽濃度的提高對(duì)常溫、低氨氮城市污水厭氧氨氧化反應(yīng)存在可逆性抑制作用。當(dāng)進(jìn)水總磷濃度高于10mg/L時(shí)，在濾池內(nèi)開始有鳥糞石晶體等沉積物形成，這些沉積物填充了厭氧氨氧化生物填料的部分孔隙，并阻滯了厭氧氨氧化反應(yīng)基質(zhì)的正常傳遞，從而造成了反應(yīng)器脫氮負(fù)荷的明顯下降。通過聯(lián)合減少磷酸鹽的投加、短期降低進(jìn)水pH值和反沖洗三個(gè)途徑，可在2天內(nèi)將厭氧氨氧化生物濾池的脫氮負(fù)荷恢復(fù)至原來的

6、88.8％。
　　 (4)獲得了SBR同步亞硝化-厭氧氨氧化深度處理城市污水的方法在SBR懸浮污泥法同步亞硝化-厭氧氨氧化處理城市污水的過程中，根據(jù)溶解氧、氧化還原電位和pH值在反應(yīng)周期中的變化規(guī)律，在控制DO≤0.30mg/L的系統(tǒng)運(yùn)行條件時(shí)，可將DO=1mg/L作為SBR周期反應(yīng)終點(diǎn)的標(biāo)志。在較低溫度條件下，厭氧氨氧化菌活性難以提高，考慮到城市污水處理工程的實(shí)際情況，相對(duì)于升高溫度和增加非曝氣反應(yīng)時(shí)段兩種途徑來說，適當(dāng)提高厭