城市污水特征及碳源組分結(jié)構(gòu)對反硝化影響研究.pdf

1、隨著我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展及國家對水環(huán)境污染控制與治理的高度重視，“十二五”期間，我國有很多城市污水處理廠出水水質(zhì)的排放標準，由原來的二級標準或一級 B標準提標改造為一級 A標準。2015年國務院發(fā)布的《水污染防治行動計劃》中，把強化城鎮(zhèn)生活污染治理列入“全面控制污染物排放”的總體要求中，按照國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃要求，到2020年全國所有縣城和城市的污水處理率應分別達到85％、95%左右。因此，加快城市污水處理設施建設和改造，對現(xiàn)有城市污水處

2、理設施進行因地制宜的改造，仍是“十三五”期間的重要任務。
　　我國大多數(shù)污水處理廠采用同步生物脫氮除磷工藝（如：A2O等），目前許多污水廠生物段出水的總氮（TN）難以達到一級 A標準，面臨出廠水TN超標或難以穩(wěn)定達標的問題，其主要原因是城市污水有機碳源不足（碳氮比低于4）。工程中常采用取消初沉池的設計方案來提高進入生化反應池中的有機碳源，以降低二級出水中的TN濃度。但是，取消初沉池后，大量顆粒性無機物和有機物進入曝氣池，造成剩余污

3、泥產(chǎn)量和曝氣能耗均有所增加；另外，反硝化碳源組分的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，對反硝化速率產(chǎn)生影響；而且，在一定的缺氧池容內(nèi)（即一定的水力停留時間內(nèi)）能夠作為反硝化有效碳源作用的CODSS效能有待考察。準確預測和深入分析城市污水水質(zhì)分布特征及污染物負荷，是合理確定城市污水處理工藝方案、處理設施工藝參數(shù)、附屬輔助設備操作特性并保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達到處理目標的必要條件。反硝化速率則是設計城市污水處理廠生化反應池缺氧區(qū)及缺氧選擇池的重要依據(jù)。
　　本文

4、主要研究內(nèi)容包括：（1）對J市兩座城市污水處理廠近三年的實際水量和水質(zhì)調(diào)研測試的基礎上，采用數(shù)學統(tǒng)計法系統(tǒng)地分析J市污水量變化規(guī)律；分析主要污染物（COD、BOD5、SS、TP、NH3-N和TN）濃度的變化特征和概率分布；分析城市污水可生化性及有機物、氮、磷之間的比例關系等；（2）采用動態(tài)沉淀試驗裝置，以沉砂池出水為進水考察沉淀裝置在不同時間條件下對COD及SS的去除效果及沉淀出水中碳源組分的結(jié)構(gòu)變化；（3）取污水處理廠沉砂池和初沉池出

5、水，考察初沉池對幾個主要碳源指標的去除效果，對比兩者在碳源組分的結(jié)構(gòu)上的變化；（4）采用間歇式反硝化試驗方法，考察了污水處理廠沉砂池、初沉池出水為進水的反硝化過程中，對NO3-N及COD的去除規(guī)律，并用動力學方法研究兩者反硝化特征的差異。得到主要研究結(jié)果如下：
　?。?）J市第一污水處理廠三年進水量平均值為（2.01±0.18）萬m3/d，變差系數(shù)為9.04%；第二污水處理廠三年進水量平均值為（9.59±1.33）萬m3/d，變差

6、系數(shù)為13.91%。污水量較為平穩(wěn)，符合污水處理廠進水特征。
　?。?）J市污水BOD5、COD、SS和TP指標樣本為正偏態(tài)分布，而NH3-N和TN樣本為負偏態(tài)分布。
　　（3）1972個COD樣本均值為361.52mg/L，中間值是336mg/L，概率分布較高的濃度范圍在282 mg/L~468mg/L，其累積概率為69%；達到累積概率95%所對應的COD濃度為620mg/L；
　　2032個BOD5樣本均值140.

7、95mg/L，中間值是130mg/L，概率分布較高的濃度范圍在100 mg/L~175mg/L，其累積概率為72%；累積概率達到95%時對應的BOD5濃度為265mg/L；
　　2034個SS樣本均值為190.96mg/L，中間值是182mg/L，概率分布較高的濃度范圍在108mg/L~225mg/L，其累積概率為70%；累積概率達到95%所對應的SS濃度為350mg/L；
　　2003個NH3-N樣本均值為50.75mg/

8、L，中間值是51.24mg/L，概率分布較高的NH3-N濃度范圍在34 mg/L~69mg/L，其累積概率為83%；達到累積概率95%對應的NH3-N濃度為78mg/L；
　　2034個TN樣本均值為56.95mg/L，中間值是57.66mg/L，概率分布較高的TN濃度范圍在39 mg/L~80mg/L，其累積概率為85%；達到累積概率95%對應的TN濃度為84mg/L；
　　2034個TP樣本均值5.85mg/L，中間值是

9、5.61mg/L，概率分布較高的濃度范圍為3.9 mg/L~7.2mg/L，其累積概率為76%；達到累積概率95%對應的TP濃度為9.3mg/L。
　?。?）1983個BOD5/COD樣本均值為0.41，中間值為0.39。BOD5/COD分布在0.2~0.4之間的概率為62.9%，分布在0.4~0.6之間的概率為25.2%，污水可生化性較強，但有難生物降解物質(zhì)；1999個BOD5/TN樣本均值為2.58，中位值在2.39。BOD5

10、/TN分布在1~3.3之間的概率為89.7%，BOD5/TN比值大于4的概率不到10%，在多數(shù)情況下污水不能滿足反硝化對碳源的需求。
　?。?）沉砂池出水中含有較多的顆粒性有機物 CODSS，CODSS/COD平均值為50.41%，VSS/SS平均值為42.58％；沉淀時間2h的初沉池，對COD和CODSS的去除率分別為25.2％、43.4％；對SS、VSS和ISS的去除率分別為41.6％、10.1％和61.8％。初期沉淀45mi

11、n左右對碳源組分結(jié)構(gòu)的影響最大，即可快速去除原水中的無機懸浮物（ISS），又可保留多數(shù)顆粒性有機物（CODss）。
　?。?）反硝化試驗結(jié)果表明，沉砂池出水、初沉池出水的反硝化過程均可分為快速反應期、減速反應期和慢速反應期。在碳氮比不足3的條件下，反硝化過程呈一級動力學反應。
　?。?）取消初沉池后，NO3--N去除率可提高18.5%，顆粒性有機物碳源（CODSS）可起到增加外碳源的作用。
　　（8）沉砂池出水為原水時

12、，三階段的比反硝化速率分別為7.93mg NO3--N/(g VSS·h）、3.61mg NO3--N/(gVSS·h）、1.95mg NO3--N/(g VSS·h）；初沉池出水為原水時，三階段的比反硝化速率分別為8.07mg NO3--N/(g VSS·h）、4.19mg NO3--N/(gVSS·h）、1.98mg NO3--N/(g VSS·h）。
　?。?）初沉池出水反硝化進行到290min時，NO3--N去除率達到57

13、%，平均反硝化速率為4.85mg NO3--N/(g VSS·h）；反硝化進行到530min時，NO3--N去除率達到76%，平均反硝化速率為3.53 mg NO3--N/(g VSS·h）。
　　（10）沉沙池出水反硝化進行到370min時，NO3--N去除率達到70%，平均反硝化速率為4.39mg NO3--N/(g VSS·h）；反硝化進行到530min時，NO3--N去除率達到83%，平均反硝化速率為3.66mg NO3-