Carrousel氧化溝強(qiáng)化生物脫氮研究.pdf

1、氧化溝利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性，通過合理設(shè)計(jì)，使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧段和缺氧段，可以達(dá)到脫氮的目的。但是，同一溝中好氧段與缺氧段各自的體積和溶解氧濃度很難準(zhǔn)確地加以控制，因而脫氮效果不理想。為此，本課題主要針對Carrousel氧化溝工藝脫氮性能展開了討論，配合SBR間歇試驗(yàn)，探討了Carrousel氧化溝工藝在處理生活污水的過程中，基于溶解氧、污泥負(fù)荷以及碳源這三方面強(qiáng)化脫氮的控制策略。 試驗(yàn)用Carrousel氧化溝

2、裝置由3部分組成：水箱、附有前置厭氧區(qū)(7L)和缺氧區(qū)(21L)的氧化溝系統(tǒng)、二沉池，各部分的有效容積分別為500L、280L，和95L。缺氧區(qū)和厭氧區(qū)分別設(shè)攪拌器進(jìn)行攪拌，氧化溝好氧區(qū)內(nèi)設(shè)磨砂曝氣頭進(jìn)行充氧，同時(shí)設(shè)置攪拌器以推動混合液的循環(huán)流動。 為使氧化溝內(nèi)曝氣、推流所占空間比例更為合理，在恒定曝氣量的情況下，考查了最優(yōu)氧化溝布?xì)夥绞?。研究發(fā)現(xiàn)，于直溝段設(shè)置3個(gè)曝氣頭的布?xì)夥绞阶詈侠?。此時(shí)，不僅氧的利用率高，而且有利于系統(tǒng)

3、脫氮，脫氮率達(dá)67.78％。若布置2個(gè)曝氣頭，DO偏低區(qū)域過大，硝化條件不充分。設(shè)置4個(gè)曝氣頭時(shí)，容易導(dǎo)致溝內(nèi)DO濃度偏高，缺氧反硝化條件不足，使得脫氮效果較差。 此外，為優(yōu)化氧化溝DO控制，在采用3個(gè)曝氣頭布?xì)夥绞郊氨３制貧恻c(diǎn)DO濃度相同的基礎(chǔ)上，探討了不同DO水平對系統(tǒng)脫氮效果的影響。結(jié)果表明，在進(jìn)水負(fù)荷為0.04～0.07kgBOD/(kgMLSS·d)及污水水溫維持在22℃～28℃時(shí)，宜控制DO濃度在1～1.6mg/L

4、的范圍內(nèi)，滿足出水氨氮零排放要求的同時(shí)，系統(tǒng)的脫氮效果最佳，脫氮率達(dá)67.08％。0.1～0.2mg/L的DO水平嚴(yán)重偏低，遠(yuǎn)不能滿足硝化所需的溶解氧要求，脫氮率僅有49.86％。DO為0.5～1mg/L時(shí)，出水氨氮(4.4mg/L)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但充氧不足不能很好地起到混合推流作用，導(dǎo)致系統(tǒng)效果降低。DO=1.9～2.7mg/L時(shí)，因DO偏高致使反硝化條件不能滿足而影響系統(tǒng)脫氮，而且過量曝氣又造成能量浪費(fèi)。合理的DO控制，需要根據(jù)進(jìn)水

5、水質(zhì)、水溫等的變動和氧化溝運(yùn)行工況的改變適時(shí)調(diào)整，以期提高氧的利用率，同時(shí)最大限度地改善工藝脫氮性能。 考察污泥負(fù)荷(Ns)對Carrousel氧化溝工藝運(yùn)行效果的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)對于冬季(水溫維持在(14.0±0.6)℃)運(yùn)行的Carrousel氧化溝工藝，宜選擇0.10kgBOD/(kgMLSS·d)的污泥負(fù)荷，以保證硝化作用的充分進(jìn)行，進(jìn)而取得理想的脫氮效果。Ns為0.10kgBOD/(kgMLSS·d)時(shí)，氨氮去除效果最好

6、，氨氮去除率在99％以上，出水氨氮在0.6mg/L以下，而且此時(shí)的脫氮效果較為理想，平均脫氮率為54.7％，最高達(dá)62.8％。Ns為0.17kgBOD/(kgMLSS·d)時(shí)的最高氨氮去除率只有59.8％，出水氨氮在23mg/L以上，而脫氮率僅31.5％。當(dāng)Ns為0.13kgBOD/(kgMLSS·d)時(shí)平均氨氮去除率為75.34％，最低71.3％，出水氨氮在18mg/L，以下，脫氮率為48.4％。 針對該生活污水C/N比不足

7、以及低溫(15.4℃±0.8℃)下系統(tǒng)反硝化速率較低的問題，探討通過碳源補(bǔ)償以改善Carrousel氧化溝工藝脫氮性能的優(yōu)化控制。為了研究低溫環(huán)境下反硝化細(xì)菌對各種碳源的直接反應(yīng)，利用Carrousel氧化溝系統(tǒng)的活性污泥，以甲醇、乙醇，乙酸鈉，丙酸鈉、葡萄糖、生活污水及內(nèi)源物質(zhì)為碳源，在15.4℃±0.8℃低溫狀態(tài)下展開序批式缺氧反硝化試驗(yàn)?？疾椴煌荚聪到y(tǒng)最大比反硝化速率(MSDR)，的變化，其由大到小依次為6.510、3.629、

8、3.261、1.432、1.350、0.909、0.1474mgNOx-N·(gVSS·h)-1，相應(yīng)的碳源分別為乙酸鈉、生活污水、丙酸鈉、葡萄糖、乙醇、甲醇、內(nèi)碳源。研究發(fā)現(xiàn)，雖然乙酸鈉為碳源時(shí)系統(tǒng)的MSDR最高，反硝化效率卻最低，只有0.4819，且存在亞硝酸鹽積累現(xiàn)象，這是選擇乙酸鈉為碳源的局限性。丙酸鈉為碳源時(shí)的反硝化效率是五種單一碳源中最高的，達(dá)0.9100，需兼顧反硝化速率和反硝化效率時(shí)宜選取丙酸鈉作碳源。反硝化菌在極度饑餓

9、的狀態(tài)下，能利用自身體內(nèi)的原生物質(zhì)進(jìn)行內(nèi)源反硝化，取得一定的脫氮效果，其反硝化速率最低。 甲醇作為外碳源需要一定的適應(yīng)時(shí)間方可實(shí)現(xiàn)令人滿意的脫氮效果，而嚴(yán)格控制其投加量可較早實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。在前置反硝化Carrousel氧化溝及后置反硝化SBR系統(tǒng)中，均研究考察了長期使用甲醇外碳源的過程中生物反硝化性能的變化情況。結(jié)果顯示，相對后置反硝化SBR工藝系統(tǒng)37天實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定(比其他相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的時(shí)間少)，前置反硝化Carrousel氧化

10、溝工藝需要較短的時(shí)間適應(yīng)甲醇碳源(29天)。通過長期投加甲醇馴化后，兩系統(tǒng)的脫氮性能均得到強(qiáng)化。SBR工藝反硝化速率由運(yùn)行之初的0.378mgNOx-N·(gVSS·h)-1提高到2.406mgNOx-N·(gVSS·h)-1，而Carrousel氧化溝工藝反硝化效率由0.082提高到0.123，且脫氮率由原來的50％以下增長到70.3％。此外，用馴化后的污泥進(jìn)行氮吸收速率(NUR)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)甲醇作碳源的TOC/N適宜范圍是1.10～2