CIBR-酶促濕地污水脫氮除磷技術(shù)研究.pdf

1、論文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)城市污水處理存在的“三高一多”問(wèn)題，著眼于當(dāng)今水污染控制的前沿領(lǐng)域，研究切實(shí)可行的“三低一少”的城市污水處理生物/生態(tài)型組合工藝——城市污水處理連續(xù)流一體化生物反應(yīng)器(CIBR)/酶促濕地脫氮除磷技術(shù)。分析了污水生物/生態(tài)處理工藝中的CIBR的兼性生化、AAA脫氮除磷二個(gè)模式的基本技術(shù)原理，酶促濕地協(xié)同凈化技術(shù)原理，并建立了生物與生態(tài)協(xié)同的氮磷調(diào)控原則。論文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下：
　?、?CIBR兼性生化技術(shù)<

2、br>　　基于生物絮體內(nèi)傳質(zhì)規(guī)律、同向絮凝與絮凝沉淀的基本原理，研究兼性生物微絮體生化，流體動(dòng)力激波切割絮體促進(jìn)傳質(zhì)，反應(yīng)池內(nèi)紊流傳質(zhì)的技術(shù)，建立兼性微生物絮體內(nèi)傳質(zhì)、兼性生化動(dòng)力學(xué)、兼性生物絮凝動(dòng)力學(xué)與混合液沉降動(dòng)力學(xué)模型，為CIBR兼性生化操作模式奠定了技術(shù)理論基礎(chǔ)。
　　兼性生化可以在水溫較高的季節(jié)里應(yīng)用于含低濃度氮磷的城市污水處理。在氣溫較高時(shí)可以利用較低的能耗實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解，但脫氮效果較差。如果原水NH3-N含量較高則

3、需要變換模式以滿(mǎn)足脫氮的需要。兼性生化適宜原水水質(zhì)濃度范圍為：COD≤300mg/L，NH3-N≤15mg/L，TN≤30mg/L，TP≤2mg/L。溫度對(duì)于兼性生化工藝影響甚大，通過(guò)不同季節(jié)的試驗(yàn)研究，對(duì)COD去除率與水溫變化曲線極值點(diǎn)求解獲得兼性生化模式向AAA模式變換的臨界溫度范圍為12.38℃。
　　在低溫狀態(tài)下強(qiáng)化絮凝與兼性生化聯(lián)用對(duì)COD、TP及濁度去除有協(xié)同促進(jìn)作用。COD平均去除率比單純的污水混凝與單純的生物反應(yīng)增

4、加15％，混凝劑與生物的協(xié)同作用可以提高TP的去除率約20%，而對(duì)脫氮未表現(xiàn)明顯協(xié)同作用。兼性生化系統(tǒng)投加絮凝劑PAC，最佳投加量為20mg/L，最佳停留時(shí)間為8h。
　?、?CIBR脫氮除磷技術(shù)
　　針對(duì)低C/N與C/P比的城市污水，研究短程硝化反硝化與利用亞硝酸鹽反硝化除磷，實(shí)現(xiàn)“一碳兩用”，緩解了碳源的不足，提高了污水的脫氮除磷效率。
　　在 CIBR反應(yīng)器中利用低溶解氧和定時(shí)交替好氧/缺氧運(yùn)行模式，在常溫下，實(shí)

5、現(xiàn)了穩(wěn)定的短程生物脫氮。亞硝化率穩(wěn)定在80%-85%之間。而應(yīng)用實(shí)時(shí)控制，在常溫、常溶解氧和中性pH下能夠高效穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)和維持短程生物脫氮，亞硝酸鹽積累率維持在95%以上，CIBR利用自身獨(dú)特的交替好氧/缺氧運(yùn)行方式，通過(guò)不斷強(qiáng)化“厭氧/缺氧”環(huán)境，培育出了利用亞硝酸鹽反硝化除磷菌，并且以實(shí)際生活污水為原水，在常溫、常溶解氧下，以定時(shí)控制的運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)了反硝化除磷，磷的去除率高達(dá)90%，出水磷濃度低于1mg/L。
　　基于小試成果

6、進(jìn)行中試研究，推薦最優(yōu)工況為2:2:2。在該工況下，COD、NH3-N、TN與TP平均去除率分別達(dá)到了76.60%、81.73%、60.19%與66.76%，可以較好的滿(mǎn)足后續(xù)生態(tài)處理的要求。
　　通過(guò)以上試驗(yàn)研究結(jié)果，確定了CIBR的變模式規(guī)則，并核算了CIBR節(jié)能效率，研究表明 CIBR全年平均污水處理電耗為0.153kWh/m3，相比于 A2/O節(jié)能24.27%，比氧化溝工藝節(jié)能28.96%。
　?、勖复贊竦貐f(xié)同凈化技

7、術(shù)
　　通過(guò)中試研究了酶促濕地的多重生態(tài)位優(yōu)化構(gòu)建。在濕地填料與植物比選配伍、濕地構(gòu)造與類(lèi)型、遞進(jìn)布水與濕地堵塞規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出四類(lèi)六種可比較的酶促濕地。通過(guò)不同的工況運(yùn)行，獲得了最佳濕地構(gòu)型及良好的協(xié)同凈化效果。
　　針對(duì)不同的進(jìn)水進(jìn)行了濕地填料的比選與配伍，獲得了適合于不同水質(zhì)的填料配伍：對(duì)于含氮濃度低或中、高有機(jī)物濃度的污水，煤渣+礫石+碎石填料組合有較好的去除效果；對(duì)于含氮濃度高或有機(jī)物濃度低的污水，粉煤灰磚

8、屑+碎石組合有較好的去除效果。對(duì)于含磷濃較度高的污水，各組填料都有較好的去除效果。
　　選育出四種不同季節(jié)的濕地植物種類(lèi)及功能配伍。美人蕉、香蒲、燈心草和水竹在正常生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)污染物的去除效果之間無(wú)明顯差異。美人蕉和水竹生長(zhǎng)期最長(zhǎng)，且生物量和細(xì)根量增長(zhǎng)最大，這兩種植物對(duì)污水的凈化效果比香蒲和燈心草更好。
　　對(duì)比研究了四類(lèi)六種酶促濕地的構(gòu)造與類(lèi)型，并進(jìn)行了工藝優(yōu)化與降污試驗(yàn)，得出遞進(jìn)布水波形縮變流人工濕地去除污染物的運(yùn)行效果更

9、為穩(wěn)定，水力流態(tài)更加優(yōu)化，污染物負(fù)荷分配均勻，通過(guò)三級(jí)進(jìn)水比例的調(diào)控可有效防止?jié)竦氐亩氯?，提高濕地的處理效率和使用壽命?br>　　探討了波形流與水平流酶促濕地的降污動(dòng)力學(xué)，有利于酶促濕地的深入研究與應(yīng)用。
　?、芙IBR/酶促濕地系統(tǒng)的氮磷調(diào)控原則
　　通過(guò)單元技術(shù)集成與優(yōu)化配置，形成了CIBR與酶促濕地優(yōu)化組合工藝，以污水氮磷為主控因子，充分利用酶促濕地的脫氮除磷功能，通過(guò)主控參數(shù)pH、ORP實(shí)時(shí)調(diào)控CIBR的運(yùn)行工