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、城市污水是國際公認的寶貴的城市“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、恢復(fù)或維系社會用水健康循環(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爭，可以將除磷和脫氮過程分別進行考慮。目前，對于生物除磷，厭氧-好氧工藝最為經(jīng)濟可靠；而對于生物脫氮，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、對除磷反應(yīng)器的運行工況進行調(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；通過對部分亞硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)的機理特性進行分析，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行耦合，探究了不同工況條件下反應(yīng)器的運行效能，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)新點表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 (1)確立了低溶解

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

4、 (2)實現(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增過程，其中馴化時間約為30天，快速擴增時間約為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增階段厭氧氨氧化反應(yīng)特性的重要標志。
　　

5、 (3)提出了磷酸鹽對厭氧氨氧化生物濾池脫氮性能的影響機制進水磷酸鹽濃度的提高對常溫、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)進水總磷濃度高于10mg/L時，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)器脫氮負荷的明顯下降。通過聯(lián)合減少磷酸鹽的投加、短期降低進水pH值和反沖洗三個途徑，可在2天內(nèi)將厭氧氨氧化生物濾池的脫氮負荷恢復(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)運行條件時，可將DO=1mg/L作為SBR周期反應(yīng)終點的標志。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際情況，相對于升高溫度和增加非曝氣反應(yīng)時段兩種途徑來說，適當(dāng)提高厭