高氨氮污泥消化液生物脫氮工藝與優(yōu)化控制.pdf

1、污泥消化液來(lái)自污泥厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的上清液和污泥脫水液,其氨氮濃度高,C/N比低,采用常規(guī)處理工藝難以達(dá)到理想的脫氮效果。除此之外,污泥消化液產(chǎn)生的氮負(fù)荷對(duì)污水處理廠的出水水質(zhì)有顯著影響,因此針對(duì)高氨氮污泥消化液脫氮處理新工藝和新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究,可降低污水處理廠氨氮負(fù)荷,起到提高水質(zhì)和節(jié)能降耗的作用,同時(shí)該研究可豐富污水生物脫氮技術(shù)體系,具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。
　　以某污水處理廠實(shí)際污泥消化液為主要研究對(duì)象,以連續(xù)A/O工

2、藝考察了短程硝化的啟動(dòng)和穩(wěn)定的影響因素及作用機(jī)理,在短程硝化的基礎(chǔ)上重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了利用污泥內(nèi)碳源強(qiáng)化反硝化的污泥發(fā)酵耦合反硝化工藝和復(fù)合式生物膜一體化厭氧氨氧化工藝,在反應(yīng)機(jī)理、影響因素及過(guò)程控制等方面對(duì)兩種新型工藝行了系統(tǒng)考察?；谝陨涎芯拷Y(jié)果,考察了污泥消化液處理工藝選擇的綜合控制策略。
　　本論文首先研究了連續(xù)流反應(yīng)器中高氨氮廢水短程硝化的啟動(dòng)、穩(wěn)定及其影響因素。試驗(yàn)結(jié)果表明進(jìn)水氨氮負(fù)荷對(duì)啟動(dòng)和維持短程硝化反應(yīng)有重要作用。短程硝

3、化可通過(guò)增加進(jìn)水氨氮負(fù)荷快速實(shí)現(xiàn),而在低氨氮負(fù)荷條件下短程硝化難以長(zhǎng)期維持。熒光原位雜交結(jié)果表明污泥消化液短程硝化穩(wěn)定維持的機(jī)制為游離氨和游離亞硝酸對(duì)亞硝酸氧化菌的選擇性抑制作用。當(dāng)進(jìn)水氨氮負(fù)荷降低后,游離氨抑制的減弱導(dǎo)致系統(tǒng)短程硝化的穩(wěn)定性受到影響,進(jìn)一步分析表明游離亞硝酸抑制對(duì)維持穩(wěn)定的短程硝化更有效。在高氨氮廢水短程硝化研究的基礎(chǔ)上,考察了生物技術(shù)強(qiáng)化實(shí)現(xiàn)城市污水短程硝化的可行性。該工藝中采用吸附-再生法處理城市污水,在再生反應(yīng)器

4、中投加高氨氮處理系統(tǒng)的活性污泥進(jìn)行強(qiáng)化。再生反應(yīng)器的亞硝酸鹽累積率從26％迅速提高至86%,并在后續(xù)兩個(gè)月的運(yùn)行中保持穩(wěn)定。該結(jié)果表明該生物強(qiáng)化技術(shù)可以有效的促進(jìn)城市污水短程硝化的應(yīng)用。
　　開(kāi)發(fā)了新型的污泥內(nèi)碳源強(qiáng)化生物脫氮工藝。該工藝中經(jīng)硝化處理后的高氨氮廢水直接進(jìn)入到初沉污泥發(fā)酵體系中,通過(guò)同步的污泥發(fā)酵和反硝化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化生物脫氮。對(duì)不同出水方式、出水回流比、污泥投加策對(duì)系統(tǒng)脫氮性能的影響進(jìn)行考察。試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)

5、良好的脫氮效果。該工藝處理污泥消化液,系統(tǒng)穩(wěn)定階段系統(tǒng)的氨氮和總氮去除率分別為85%和75%。該工藝在實(shí)現(xiàn)生物脫氮的同時(shí),初沉污泥也得到初步穩(wěn)定。在12~15d的固體停留時(shí)間,約50%的VSS被降解。通過(guò)序批和連續(xù)流試驗(yàn)進(jìn)一步考察發(fā)酵和反硝化反應(yīng)的相互影響機(jī)制。試驗(yàn)結(jié)果表明硝態(tài)氮的存在可以促進(jìn)污泥發(fā)酵反應(yīng)的進(jìn)行,碳源開(kāi)發(fā)的總量較之傳統(tǒng)工藝明顯增高。而且硝態(tài)氮的存在顯著降低了污泥發(fā)酵過(guò)程中氨氮和磷的釋放,有利于提高營(yíng)養(yǎng)物去除率。
　

6、　厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用于污泥消化液處理中可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。本論文分別研究?jī)啥问胶鸵惑w化厭氧氨氧化工藝處理高氨氮廢水的啟動(dòng)和優(yōu)化。兩段式厭氧氨氧化工藝的研究中,通過(guò)接種城市污水處理廠活性污泥,在中試反應(yīng)器內(nèi)成功啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)。反應(yīng)器最高去除總氮去除負(fù)荷為1.2kg/(m3·d),總氮去除率為85%。對(duì)兩段式厭氧氨氧化顆粒污泥的形成和影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明提高系統(tǒng)上升流速和投加厭氧顆粒污泥,可以促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)厭氧氨氧化顆粒

7、污泥的形成。反應(yīng)器內(nèi)紅色的厭氧氨氧化顆粒污泥形成后系統(tǒng)去除負(fù)荷穩(wěn)步提高,而且抗沖擊負(fù)荷能力增強(qiáng)。
　　首次在中試規(guī)模的復(fù)合式生物膜反應(yīng)器中啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)并取得良好的效果。通過(guò)接種普通硝化污泥6個(gè)月內(nèi)成功啟動(dòng)了短程硝化-厭氧氨氧化工藝。該工藝進(jìn)一步應(yīng)用在污泥消化液的處理中,在穩(wěn)定階段系統(tǒng)的最大去除負(fù)荷為1.2kg/(m3·d),總氮去除率為90%。對(duì)系統(tǒng)的微生物分布和群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考察。分子生物學(xué)結(jié)果表明系統(tǒng)中氨氧化菌和厭氧氨氧