CIBR脫氮除磷過(guò)程機(jī)理及在線控制研究.pdf

1、CIBR（Continuous-flow Integrated Biological Reactor）是近幾年研發(fā)出來(lái)的一種新型城鎮(zhèn)污水脫氮除磷工藝。CIBR工藝采用連續(xù)進(jìn)出水、間歇曝氣的運(yùn)行方式，通過(guò)曝氣、攪拌、沉淀的反復(fù)交替創(chuàng)造好氧、缺氧及厭氧環(huán)境，在單個(gè)反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)COD、氮和磷的有效去除。CIBR工藝簡(jiǎn)約、處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定且易于自控，對(duì)碳氮比低的南方地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理具有明顯的優(yōu)勢(shì)。該工藝雖已較多的應(yīng)用于國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理，但在其

2、工藝機(jī)理、工藝優(yōu)化與控制策略等方面尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究。為此，圍繞CIBR工藝脫氮除磷過(guò)程機(jī)理和運(yùn)行機(jī)制、在線控制系統(tǒng)構(gòu)建、穩(wěn)定運(yùn)行控制策略、工藝優(yōu)化等方面開(kāi)展了較深入系統(tǒng)的研究。
　　采用污水處理量為600 L/d的CIBR模擬試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)，同時(shí)采用5L反應(yīng)器進(jìn)行批量試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)一年半的試驗(yàn)研究與數(shù)據(jù)分析，得出以下研究結(jié)果。
　　（1）采用三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，自主研發(fā)CIBR在線控制系統(tǒng)，在小試系統(tǒng)中可以穩(wěn)定的采集DO、

3、ORP和pH等在線數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)CIBR運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制。DO、ORP和pH曲線上的特征點(diǎn)能指示脫氮除磷過(guò)程，通過(guò)一定的反饋控制算法，制定相應(yīng)的控制策略，可以實(shí)現(xiàn)CIBR工藝運(yùn)行的自動(dòng)控制。
　?。?）CIBR工藝主要通過(guò)傳統(tǒng)脫氮和強(qiáng)化生物除磷途徑實(shí)現(xiàn)氮和磷的去除，但同時(shí)存在同步硝化反硝化（SND）、污泥吸附氨氮等現(xiàn)象。在分析典型周期中氮平衡、氮損失及氮去除途徑時(shí)發(fā)現(xiàn)，好氧段和缺氧段均存在總氮（TN）損失，好氧段TN損失是

4、由SND引起，缺氧段TN損失是由污泥吸附氨氮引起的。CIBR中通過(guò)硝化-反硝化、好氧氮損失、缺氧氮損失和出水去除氮所占比例分別為63.79％，10.5%，2.75%和22.97%。通過(guò)TN損失量分析表明低曝氣量有利于SND的發(fā)生，曝氣量為0.3 m3/h時(shí)TN損失量高達(dá)9.76 mg/L，曝氣量高于0.3 m3/h時(shí)以傳統(tǒng)硝化作用為主。
　　（3）CIBR中硝化比反硝化受溫度影響明顯，夏季吸磷比釋磷受溫度影響明顯，冬季釋磷比吸磷對(duì)

5、溫度更為敏感；高的水溫和短的厭氧時(shí)長(zhǎng)有利于提高出水水質(zhì)。進(jìn)水C/N比對(duì)CIBR脫氮除磷過(guò)程產(chǎn)生重要影響：①當(dāng)缺氧段進(jìn)水ρ(C)/ρ(N)比低于400/30時(shí)，先反硝化后釋磷，否則反硝化和釋磷同步進(jìn)行，pH可以作為主控參數(shù)優(yōu)化CIBR的運(yùn)行；②異養(yǎng)菌群競(jìng)爭(zhēng)碳源的能力為：反硝化菌＞聚磷菌＞其它異養(yǎng)菌；③在高進(jìn)水碳源濃度時(shí)，反硝化過(guò)程中聚磷菌的活性被部分抑制。三種菌群競(jìng)爭(zhēng)碳源是由三種菌群對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)能力和反硝化中間產(chǎn)物抑制作用共同決定的。進(jìn)水

6、碳源濃度越高對(duì)缺氧碳源分配越不利，但出現(xiàn)反硝化過(guò)程亞硝酸鹽累積對(duì)缺氧碳源分配是有利的。
　　（4）基于CIBR反應(yīng)器流態(tài)分析、污染物遷移規(guī)律和出水控制難點(diǎn)分析，提出等流量分步進(jìn)水策略。具體如下：好氧曝氣（不進(jìn)水）→好氧曝氣（連續(xù)進(jìn)水）→缺氧攪拌（連續(xù)進(jìn)水）→厭氧靜沉0.5 h（連續(xù)進(jìn)水）→厭氧攪拌0.5 h（不進(jìn)水）。在實(shí)驗(yàn)條件下，CIBR工藝等流量分步進(jìn)水策略對(duì)處理COD濃度范圍為160~250 mg/L的污水具有較好的處理效果