基于強化除磷脫氮及低污產(chǎn)量的污水處理工藝技術研究.pdf

1、目前，城市污水處理廠普遍存在因污水碳源匱乏脫氮除磷效果不穩(wěn)定、剩余污泥難以處理處置、污水中磷資源流失等問題，這些問題對生態(tài)環(huán)境的影響日趨嚴重，在一定程度上制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展。在這種情況下，開發(fā)融合脫氮除磷和磷回收功能且剩余污泥產(chǎn)生量少的污水處理工藝技術就顯得尤為重要。論文在全面綜述現(xiàn)有污泥減量技術和生物除磷脫氮技術的基礎上，針對污泥減量技術中存在的剩余污泥減量效果與除磷效果之間的矛盾以及污泥減量系統(tǒng)能耗普遍偏高等具體問題，創(chuàng)新性地開發(fā)

2、了厭氧釋磷污泥水解酸化、多級串聯(lián)接觸曝氣、側流除磷A2/O工藝，即：HA-A/A-MCO處理新工藝技術。論文對該工藝技術進行了系統(tǒng)研究，取得了如下成果：
　　 ①在低溫運行條件下，HA-A2O系統(tǒng)通過回流好氧污泥至水解酸化池能較為穩(wěn)定的提高污水中的VFA。但由于受低溫和剩余污泥與水解酸化池污泥中優(yōu)勢菌不能良好兼容這兩個因素的影響，在控制系統(tǒng)污泥濃度穩(wěn)定的前提下，調整好氧污泥水解酸化回流比為最大值3％時，水解產(chǎn)生的VFA仍不能滿足

3、后續(xù)A2O系統(tǒng)除磷脫氮對碳源的需求。HA-A2O工藝對有機物的去除性能良好，COD平均去除率為96％。由于受低溫和碳源限制，系統(tǒng)脫氮除磷效果欠佳，NH3-N和TN的平均去除率分別為78.6％和65.4％。較低的溫度和有限的碳源導致系統(tǒng)除磷率較低，TP平均去除率僅為62％。HA-A2O系統(tǒng)相對較長的污泥齡(60d)運行使得系統(tǒng)污泥表觀產(chǎn)率為0.198gMLSS/gCOD，與現(xiàn)有已開發(fā)的污泥減量技術相比，HA-A2O工藝減量效率優(yōu)勢不夠明顯

4、。
　　 ②針對水解酸化-A2O工藝回流好氧污泥影響水解酸化池污泥水解酸化效果的問題，論文在水解酸化-A2O工藝的基礎上，研究開發(fā)了水解酸化-A/A-多級串聯(lián)接觸曝氣(HA-A/A-MCO)工藝。通過回流部分厭氧池釋磷污泥至水解酸化池，將A2O系統(tǒng)中的完全混合曝氣池改為多級串聯(lián)接觸曝氣池。研究發(fā)現(xiàn)，當污泥齡控制在60d的條件下，HA-A/A-MCO系統(tǒng)可以維持污泥活性以及滿足系統(tǒng)污水處理效果并獲得較小的剩余污泥排放，穩(wěn)定運行時污

5、泥產(chǎn)率為0.1gMLSS/gCOD.d，僅為傳統(tǒng)活性污泥工藝的1/4。1)在SRT=60d條件下，當進水COD=316-407mg/L、NH3-N=30-40mg/L、TN=35-53mg/L、TP=8-12mg/L時，出水COD≤18mg/L、NH3-N≤2.1mg/L、TN≤10.3mg/L、TP≤0.44mg/L，出水水質全面滿足GB18918-2002一級A標準要求。2)論文通過比較回流污泥形式對水解酸化效果的影響時發(fā)現(xiàn)，將厭氧

6、釋磷污泥回流至水解池更有利于產(chǎn)酸。將相當于進水量2％的厭氧釋磷污泥進行回流水解時，水解液中VFA的濃度為原水的4.74倍，解決了系統(tǒng)除磷脫氮對碳源的競爭矛盾。3)采用排除厭氧釋磷污水側流除磷方式有效地解決了HA-A/A-MCO系統(tǒng)低污泥產(chǎn)率誘導的除磷能力低下的難題。研究進一步發(fā)現(xiàn)，在強化厭氧釋磷側流除磷的情況下，HA-A/A-MCO系統(tǒng)獲得很強的超量吸磷潛能，具有較強的抗磷沖擊負荷的能力。4)在富含VFA的污泥水解液作用下，HA-A/A

7、-MCO系統(tǒng)厭氧釋磷池的平均釋濃度為57mg/L，在綜合考慮系統(tǒng)磷平衡的情況下，將約為進水量13％的釋磷液進行側流化學固磷，并控制化學除磷池出水磷濃度為5mg/L時，可以提高化學藥劑利用率同時提高化學污泥的含磷率。研究發(fā)現(xiàn)，采用石灰法固磷時，產(chǎn)生的化學污泥含磷率高達18％，以有效磷(P2O5)計高達40％，具有較高的回收利用價值。
　　 ③研究發(fā)現(xiàn)，好氧脫氮是HA-A/A-MCO系統(tǒng)主要的脫氮方式，占總脫氮率的50％，缺氧反硝化

8、脫氮占26％。通過生物菌群分析發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在一定數(shù)量的在好氧條件下具有反硝化能力的好氧反硝化菌(如Z3和Z10菌株)。HA-A/A-MCO系統(tǒng)采用低DO控制方式其反硝化脫氮效果不受DO濃度影響，有利于好氧條件下污泥絮體內缺氧環(huán)境的形成，有利促進SND脫氮，對保證系統(tǒng)的脫氮效果具有積極意義。
　　 ④污水生物處理系統(tǒng)在不影響系統(tǒng)硝化作用的前提下，增加進水有機負荷有利于提高系統(tǒng)脫氮率，而低有機負荷有利于污泥減量，獲得低的污泥產(chǎn)率。研

9、究發(fā)現(xiàn)，HA-A/A-MCO工藝的臨界有機負荷為0.141～0.162g/g.d。側流比增加，系統(tǒng)除磷率增大，當側流比約15％時出水P濃度開始小于0.5mg/L；側流比增加，化學固磷量和去除率也隨之增加，而生物除磷量和去除率則逐漸減少。當SRT=60d時，系統(tǒng)除磷和污泥減量效果最佳，除磷率達97.6％，污泥產(chǎn)率僅0.11gSS/gCOD。
　　 ⑤PCR-DGGE分析結果表明，水解酸化池、厭氧池、缺氧池和多級串聯(lián)好氧池各池中微生

10、物菌群均呈高度多樣性分布，各池多種優(yōu)勢功能菌群的共同作用促進系統(tǒng)發(fā)揮出穩(wěn)定良好的產(chǎn)酸、除磷脫氮和污泥減量性能。梭菌屬是水解池中起產(chǎn)酸和污泥減量作用的主要菌種之一，乳球菌屬是水解池中的專性水解產(chǎn)酸菌，梭菌屬、芽孢桿菌屬和乳酸菌屬這三種具有產(chǎn)酸功能的細菌是導致回流厭氧釋磷污泥時水解池VFA產(chǎn)量高的原因。不動桿菌屬和螺旋體菌屬能夠抵抗系統(tǒng)內高等微生物的捕食而在各反應池內穩(wěn)定分布，前者是保證系統(tǒng)維持良好除磷能力的基礎，后者承擔降解去除有機污染物

11、的功能。細菌培養(yǎng)區(qū)的工藝參數(shù)和環(huán)境條件有利于芽孢桿菌屬和俊片菌屬等細菌的大量生存繁殖，并且能夠作為原生動物和后生動物生長區(qū)中高等微生物的食源被捕食而消失，通過這種高等級別微生物生長密度的提高和微型動物的分級生長，并利用高等微生物對低等微生物的捕食作用促進系統(tǒng)獲得較低的污泥產(chǎn)率，約0.1kgMLSS/kgCOD。
　　 ⑥HA-A/A-MCO反應器整體擁有較低的SOUR，是由于系統(tǒng)長泥齡、低負荷的運行模式導致缺乏可供生物分解的有機

12、質引起的，而不是由微型動物捕食作用所致。系統(tǒng)利用微生物捕食減少污泥產(chǎn)率的同時還能增強懸浮污泥的沉降性能。輪蟲可作為系統(tǒng)懸浮污泥沉降性能的指示性生物，且呈正相關，輪蟲和紅斑飄體蟲可作為系統(tǒng)污泥產(chǎn)率的指示性生物，呈負相關。
　　 ⑦在HA-A/A-MCO系統(tǒng)好氧池，特別是在含有較多數(shù)量輪蟲和紅斑顠體蟲等較大型后生動物的好氧2、3池內，這些微生物依靠其自身活動能夠使較大的污泥絮體和生物膜疏松，有利于提高氧向大粒徑污泥絮體內部及生物膜深