強(qiáng)化淹沒式生物膜活性污泥復(fù)合工藝特種菌脫氮應(yīng)用研究.pdf

1、隨著水體富營養(yǎng)化程度的加重，國家制定了更為嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，因此老式污水處理廠的脫氮除磷壓力增大。為改善深圳市布吉河水質(zhì)狀況，將傳統(tǒng)活性污泥法和生物膜法結(jié)合的強(qiáng)化生物膜活性污泥復(fù)合工藝(EHYBFAS，Enhanced Hybrid Bioflim Activated Sludge)成功應(yīng)用于深圳市布吉河水質(zhì)凈化廠的改造工程。由于客觀條件限制，該系統(tǒng)對氨氮和總氮去除能力較弱。為增強(qiáng)EHYBFAS工藝的脫氮能力，本課題從施用特種菌強(qiáng)化該

2、工藝脫氮效果，對系統(tǒng)脫氮性能、影響因素等方面展開研究，探求合理的工藝參數(shù)，使出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的1B標(biāo)準(zhǔn)，改善布吉河水體水質(zhì)狀況。
　　結(jié)合深圳市布吉河水質(zhì)凈化廠EHYBFAS工藝實(shí)際工程，開展了近15個(gè)月的現(xiàn)場小試實(shí)驗(yàn)研究。本課題首先考察了布吉河水質(zhì)凈化廠及投菌前小試模型運(yùn)行情況。結(jié)果顯示，凈化廠及小試模型COD、TP及SS的降解能力優(yōu)良，氨氮及總氮去除效果不佳。考察期間凈化廠

3、COD、TP及SS平均去除率分別為80.8％，77.6%及91.4%，其出水平均值分別為56.2mg/L、0.87mg/L及21.8mg/L，而氨氮和總氮的去除率很低，分別為26.2%和29%，出水平均值分別為23.1mg/L和26.5mg/L。小試模型COD、TP及SS平均去除率分別為82.5%、79.1%及90.8%，出水平均值分別為54mg/L、0.95mg/L及23mg/L，而氨氮和總氮的去除率與凈化廠基本相同，分別為23.5%

4、及18.8%，出水平均值分別為24.1mg/L及28.5mg/L。在考察凈化廠及小試模型運(yùn)行情況的同時(shí)，還進(jìn)行了數(shù)次氮轉(zhuǎn)化菌數(shù)量及結(jié)構(gòu)規(guī)律考察。結(jié)果顯示凈化廠及小試模型混合液及生物膜中氮轉(zhuǎn)化菌比例嚴(yán)重失調(diào)，其自養(yǎng)菌(主要指硝化菌和亞硝化菌)與異養(yǎng)菌(主要指氨化菌和反硝化菌)的比例遠(yuǎn)小于1:1000，遠(yuǎn)低于普通具有脫氮能力的生化工藝中兩者的比值(1:100~5:100)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)硝化能力低下。這從微生物角度解釋了凈化廠及小試模型脫氮效

5、果不理想的原因。
　　本課題還以臭氧為消毒劑對污水廠進(jìn)水和出水總菌滅活率進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在實(shí)驗(yàn)考察范圍內(nèi)進(jìn)出水總菌滅活率隨著臭氧流量，滅菌時(shí)間及pH值的升高而升高。當(dāng)臭氧流量為1L/min，滅菌時(shí)間為6分鐘，pH為7.3時(shí)，出水總菌滅活率可達(dá)99.99%，殘余菌量小于10cfu/mL。經(jīng)過臭氧滅菌處理的凈化廠出水可以作為特種菌現(xiàn)場培養(yǎng)水源。
　　在本課題主要研究內(nèi)容—特種菌投加工藝研究中，首先通過靜態(tài)及動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)考察

6、了所投復(fù)配菌劑的有效性，并對其衰減規(guī)律做了一定研究。結(jié)果顯示，在菌劑有效性靜態(tài)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中5個(gè)不同菌劑投加量對污染物降解效果基本一致，發(fā)生效果所需時(shí)間也基本一致。投菌后5天~7天，模型中氨氮含量降到8mg/L以下，總氮含量降到20mg/L以下。在菌劑有效性動(dòng)態(tài)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中考察了在SRT為2天~3天，MLSS為500mg/L~1000mg/L，投菌量為2mL/L條件下模型脫氮效果。結(jié)果顯示，在投菌后12天模型出水氨氮和總氮分別降到8mg/L和

7、20mg/L以下，并且效果穩(wěn)定，平均去除率分別為78.6%和32%，而未投菌模型氨氮及總氮平均去除率為46.8%和18%。試驗(yàn)結(jié)果還顯示所投復(fù)配菌劑對COD降解效果提升并不顯著。在完成菌劑有效性考察實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行了投菌工藝參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，綜合考慮小試，中試及凈化廠實(shí)際運(yùn)行情況，考察了本工藝脫氮效率的3個(gè)主要影響因素，DO、MLSS及投菌量。通過均勻?qū)嶒?yàn)，確定了三者之間最佳搭配關(guān)系，即DO為3mg/L，MLSS為1500mg/L，投菌量為1.4

8、mL/L，并通過動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)確定了均勻?qū)嶒?yàn)結(jié)果的正確性。由于EHYBFAS工藝較短的污泥齡所致，投菌對系統(tǒng)中活性污泥氮轉(zhuǎn)化菌群結(jié)構(gòu)及數(shù)量變化影響不顯著，但其對系統(tǒng)生物膜中氮轉(zhuǎn)化菌群數(shù)量和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著影響，其中亞硝化菌和硝化菌量之和占異氧菌比例上升顯著，達(dá)到1:100以上，這也從微生物角度解釋了投菌后系統(tǒng)脫氮性能提升的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　對本工藝的脫氮機(jī)理進(jìn)行了初步探討，并初步確定同步硝化反硝化為本工藝的主要脫氮模式。小試模型氮素平均平衡

9、率為59.9%，同步硝化反硝化效率(ESND)平均值為60.66%，RSND為0.2mmol/(L·h)。
　　最后對投菌工藝進(jìn)行了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性分析，結(jié)果顯示該工藝對于污水廠改造有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首次提出了在生物膜—活性污泥復(fù)合工藝混合液中較短污泥齡(2~3天)的活性污泥MLSS過高，其中占絕對優(yōu)勢的異氧菌過量增值抑制了生物膜中自養(yǎng)菌的正常增值，造成其在總菌量中所占比例過小，從而導(dǎo)致系統(tǒng)硝化能力下降，系統(tǒng)出