AAA一體化工藝脫氮除磷與過程控制研究.pdf

1、傳統(tǒng)的AAA(Alternating aerobic and anoxic)工藝是一種介于嚴(yán)格的連續(xù)流和間歇式活性污泥法之間的工藝，進(jìn)水連續(xù)地進(jìn)出反應(yīng)器，在一個(gè)完整的周期內(nèi)，通過切換曝氣停啟在同一個(gè)反應(yīng)器中交替地進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)以達(dá)到污水脫氮的目的。通過對AAA工藝構(gòu)型的改造，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)磷的生物去除。大量研究表明，AAA工藝是具有簡易、高效、節(jié)能等特點(diǎn)的能夠體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的城市污水處理工藝。 本研究以傳統(tǒng)AAA工藝為核心，

2、自主開發(fā)了具有脫氮除磷功能，并能實(shí)現(xiàn)多種工藝操作的連續(xù)流新型厭氧一交替好氧/缺氧(AAA，Anaerobic-Aerobic/Anoxic)一體化反應(yīng)器(簡稱為AAA一體化反應(yīng)器)。該反應(yīng)器為同心圓結(jié)構(gòu)的合建式曝氣沉淀池，集曝氣、缺氧攪拌和高效污泥沉淀三種功能于一體。結(jié)構(gòu)緊湊，流程短，占地少，回流設(shè)備簡單，各區(qū)之間甚至能夠進(jìn)行功能互換，操作方式極為靈活多變。 AAA一體化反應(yīng)器能夠根據(jù)營養(yǎng)物負(fù)荷的不同變化三種模式運(yùn)行，集成了傳

3、統(tǒng)的二級生化處理、深度脫氮除磷和物化強(qiáng)化處理，構(gòu)建了一種新型高效節(jié)能的城市污水處理反應(yīng)器。該反應(yīng)器可以根據(jù)原水水質(zhì)水量、后處理的要求及環(huán)境條件靈活切換相應(yīng)的反應(yīng)模式，在保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能運(yùn)行。 傳統(tǒng)的靜態(tài)控制方法無法實(shí)現(xiàn)AAA一體化反應(yīng)器的性能優(yōu)化，并產(chǎn)生不必要的能耗。為了建立技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)高效的AAA工藝控制策略，本試驗(yàn)以AAA一體化反應(yīng)器處理實(shí)際生活污水，連續(xù)運(yùn)行五個(gè)月，開展了AAA工藝脫氮除

4、磷的過程控制及其優(yōu)化研究。定時(shí)控制的結(jié)果表明，有機(jī)物降解、脫氮除磷生化反應(yīng)進(jìn)程與ORP(Oxidation Reduction Potential)和pH曲線變化的具有良好的相關(guān)性：用pH曲線上的“氨谷”來指示硝化反應(yīng)的結(jié)束；利用pH曲線上的“硝酸鹽峰”和IORP曲線上的“硝酸鹽膝”來指示反硝化反應(yīng)的結(jié)束。以O(shè)PP和pH作為控制參數(shù)，建立了一套經(jīng)濟(jì)可靠的在線控制系統(tǒng)以優(yōu)化系統(tǒng)性能。并在不同的水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷和不同的脫氮方式下對此控制方法

5、進(jìn)行了驗(yàn)證和完善，證明該套在線控制方法具有良好的控制品質(zhì)和廣泛的適用性。 反應(yīng)器工藝過程實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制后，能根據(jù)進(jìn)水有機(jī)物濃度靈活地改變與調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間；能通過ORP、DO(Dissolved Oxygen)和pH值等的實(shí)時(shí)變化，準(zhǔn)確地把握硝化、反硝化和除磷等生化反應(yīng)的進(jìn)程，大大提高反應(yīng)器工藝過程的計(jì)算機(jī)自動控制水平；耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果好，系統(tǒng)的COD和TN的平均出水分別為50mg/L和10mg/L左右，污泥的SVI也

6、能維持在100mL/g上下，沉淀性能良好；節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，相比傳統(tǒng)的靜態(tài)控制能節(jié)省20％的能耗。在此基礎(chǔ)上開發(fā)研制的污水生物反應(yīng)過程智能自動控制系統(tǒng)在中試試驗(yàn)中成功的進(jìn)行了應(yīng)用，控制性能穩(wěn)定，控制效果良好，為在示范工程的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在連續(xù)流AAA系統(tǒng)中控制低溶解氧(DO=0.5mg/L),在常溫(21±1℃)下，以實(shí)際生活污水為原水，成功實(shí)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。并且應(yīng)用實(shí)時(shí)控制策略對系統(tǒng)脫氮過

7、程進(jìn)行優(yōu)化，將硝化控制在氨氧化完成階段，避免了過渡曝氣，優(yōu)化了污泥的生物種群，在常溫、正常溶解氧和中性pH下，實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的短程生物脫氮，亞硝酸鹽積累率達(dá)到96％以上。 為了實(shí)現(xiàn)磷在AAA一體化工藝中的去除，在進(jìn)水前端設(shè)置了厭氧區(qū)和進(jìn)行回流污泥脫氮的缺氧區(qū)。原水中提供充足的易降解有機(jī)物利于聚磷菌合成PHA進(jìn)行磷的釋放，并在一個(gè)交替好氧/缺氧反應(yīng)周期內(nèi)，分別營造出“厭氧-好氧”和“厭氧-缺氧”兩種微生物生長環(huán)境。通過長期的運(yùn)行

8、強(qiáng)化，成功培養(yǎng)和富集出在好氧階段以O(shè)<,2>為電子受體的聚磷菌和在缺氧階段以NO<,3><'->或NO<,2><'->為電子受體的反硝化聚磷菌，實(shí)現(xiàn)了AAA一體化反應(yīng)器對磷的全程去除。試驗(yàn)證明，缺氧吸磷是影響磷去除的關(guān)鍵階段。利用在線控制，將缺氧吸磷控制在反硝化結(jié)束階段，避免磷的二次釋放，優(yōu)化了系統(tǒng)的總體除磷性能，磷的去除率在75％以上。 簡而言之，本研究在開發(fā)AAA一體化工藝的基礎(chǔ)上，開展污水生物脫氮除磷過程控制研究，建立了