【摘要】： 我國(guó)城市污水普遍存在的碳氮比偏低的問(wèn)題逐漸成為城市污水處理達(dá)標(biāo)的瓶頸;同時(shí),作為目前生活污水處理中運(yùn)用最普及的活性污泥技術(shù),其產(chǎn)生的大量剩余污泥的處理與處置費(fèi)用在污水廠運(yùn)行成本中所占的比例也越來(lái)越大。本課題針對(duì)低碳氮比生活污水脫氮以及剩余污泥處理的問(wèn)題,分別從工藝和碳源兩方面入手進(jìn)行研究。在工藝方面,為提高低碳氮比污水中易生物降解有機(jī)物的含量,并對(duì)現(xiàn)有污水處理廠進(jìn)行工藝優(yōu)化,設(shè)計(jì)了水解酸化/缺氧懸浮填料移動(dòng)床/好氧組合工藝(簡(jiǎn)稱(chēng)H/AMBBR/O工藝),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室中試研究,并探索該工藝應(yīng)用于城市污水高效脫氮和污泥減量的可行性。在碳源方面,通過(guò)對(duì)A/O工藝的二沉池剩余污泥進(jìn)行堿解發(fā)酵,提取上清液作為反硝化碳源,考察上清液的反硝化效率,利用階段比反硝化率的概念,提出上清液回用量的確定方法,并將上清液回用到實(shí)際運(yùn)行的A/O系統(tǒng)中,考察上清液碳源的反硝化速率及其回用對(duì)A/O系統(tǒng)的影響。最后,分別從處理效能和投資運(yùn)行費(fèi)用(預(yù)估)方面綜合比較了H/AMBBR/O工藝和上清液回用的A/O工藝的最佳運(yùn)行工況。試驗(yàn)研究的主要結(jié)論如下: ①H/AMBBR/O工藝的試驗(yàn)結(jié)果 首先,在10.9~13℃,通過(guò)反硝化預(yù)試驗(yàn)對(duì)比了懸浮填料兩相污泥和純?nèi)毖跷勰嗟姆聪趸阅�。結(jié)果表明,懸浮填料兩相污泥對(duì)COD、氨氮、硝酸鹽和TN的去除率分別達(dá)到74.37%、10.48%、60.86%和21.42%,遠(yuǎn)高于純?nèi)毖跷勰嗟?8.89%、3.71%、41.58%和13.75%;且生物膜的活性良好。因此,在缺氧池投加懸浮填料有利于增加污泥量,改善反硝化污泥活性,減弱冬季氣溫的影響。 其次,研究了H/AMBBR/O組合工藝的啟動(dòng)方式。采取接種污泥、單池分別啟動(dòng)的方式對(duì)水解酸化池、AMBBR和好氧池同時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)馴化。其中水解酸化池采用連續(xù)進(jìn)出水、逐漸增大負(fù)荷的方式,在15d內(nèi)啟動(dòng)成功;AMBBR采用好氧曝氣掛膜、缺氧轉(zhuǎn)換的方式,歷時(shí)20d,掛膜成功。組合工藝啟動(dòng)后,處理效果在兩周時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定。 再次,通過(guò)單因素對(duì)比試驗(yàn),篩選出H/AMBBR/O工藝的最優(yōu)工況。結(jié)果表明:1)水解酸化池水力停留時(shí)間以2.5h為宜,過(guò)長(zhǎng)的停留時(shí)間會(huì)消耗更多的碳源;2)AMBBR水力停留時(shí)間越長(zhǎng),反硝化反應(yīng)進(jìn)行得越充分,試驗(yàn)最佳停留時(shí)間為3h;3)硝化液回流比越大對(duì)反硝化越有利,但是動(dòng)力消耗也大,試驗(yàn)選取合適的硝化液回流比為300%;4)當(dāng)平均水溫高于18.0℃時(shí),硝化和反硝化過(guò)程不受抑制,工藝處理效果較理想,當(dāng)水溫低于18.0℃時(shí),硝化反應(yīng)不完全,工藝處理效果明顯變差,尤其是TN出水濃度遠(yuǎn)不能達(dá)到試驗(yàn)預(yù)期目標(biāo),建議經(jīng)濟(jì)條件較好的污水處理廠可以考慮在好氧池投加填料,增強(qiáng)低溫下的硝化效果。因此,在進(jìn)水流量Q=50L/h,好氧池HRT為6.0h,二沉池HRT為1.2h,且填料投配率為30%的情況下,最優(yōu)工況的條件是:水解酸化池水力停留時(shí)間為2.5h,AMBBR水力停留時(shí)間為3h,硝化液回流比300%,平均水溫高于20.0℃,此時(shí),組合工藝獲得最佳處理效果:COD、氨氮和TN的平均去除率分別達(dá)到90.35%、98.24%和71.92%,對(duì)應(yīng)出水濃度分別為22.6mg/L、0.89mg/L和16.35mg/L。 最后,對(duì)比分析了水解酸化池分別作為純污水和污泥污水同時(shí)預(yù)處理反應(yīng)器的效能,結(jié)果表明,將二沉池污泥回流至水解酸化池,既可以改善與增加碳源,為后續(xù)反硝化提供有利條件,也可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥的資源化和減量化,污泥減量率可達(dá)到56%以上。 ②剩余污泥堿解上清液的回用到A/O工藝的試驗(yàn)結(jié)果 首先,通過(guò)試驗(yàn)研究了剩余污泥堿解發(fā)酵的較優(yōu)條件以及堿解對(duì)污泥的減量作用。確定了堿解pH值、以及攪拌條件,并在此基礎(chǔ)上,通過(guò)靜態(tài)連續(xù)試驗(yàn)的指標(biāo)分析、反硝化速率對(duì)比以及污泥破解后的掃描電鏡照片,確定較優(yōu)的SRT為9d;同時(shí),計(jì)算得出剩余污泥在堿解過(guò)程中的污泥減量率達(dá)到56.3%。 其次,分別考察了堿解上清液、乙酸鈉和生活污水三種碳源的反硝化效能及其反硝化動(dòng)力學(xué),進(jìn)行綜合比較,確定堿解上清液可以作為反硝化脫氮的碳源。 進(jìn)一步的研究考察了剩余污泥堿解上清液作為反硝化碳源的反硝化速率,并據(jù)此初步確定上清液的回用量。采用不同的VFA/N比值進(jìn)行批式試驗(yàn),考察硝酸鹽的反硝化情況,選擇出試驗(yàn)硝酸鹽濃度下的較優(yōu)比值,并應(yīng)用于實(shí)際生活污水中,與純生活污水脫氮對(duì)照,考察回用的可行性,以及回用量的確定。結(jié)果顯示,VFA/N比值的增加能加快反硝化反應(yīng),且比值越高,出現(xiàn)亞硝酸鹽峰值越大,時(shí)間越滯后,硝酸鹽的降解和亞硝酸鹽的變化情況跟pH值能夠較好地吻合;將上清液以一定比例投入生活污水,反硝化速率明顯提高,平行組6h反硝化量分別達(dá)到47.02和33.95mg/L,為單純生活污水反硝化量的2~3倍。試驗(yàn)進(jìn)一步根據(jù)不同反應(yīng)時(shí)間段的反硝化速率提出階段比反硝化率的概念,并結(jié)合初始VFA/N比值以及反應(yīng)過(guò)程中pH值的變化粗略判斷出上清液的回用量,對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。 最后,根據(jù)上清液回用量的確定方法進(jìn)行了實(shí)際A/O工藝的回用試驗(yàn)研究。分別于冬季和春季不同溫度條件下進(jìn)行了兩次上清液的回用試驗(yàn)。冬季試驗(yàn),A/O工藝產(chǎn)泥量較低,上清液回用量受限,為50ml/min左右,小于理論回用量;春季試驗(yàn),上清液的回用量為85ml/min左右,與理論回用量相當(dāng)。分別對(duì)兩次上清液回用前后系統(tǒng)對(duì)COD、氨氮和TN的去除效能,以及上清液回用過(guò)程中引入的氮磷對(duì)系統(tǒng)脫氮除磷的影響進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:1)冬季試驗(yàn)情況下,實(shí)際TN去除量接近42mg/L,遠(yuǎn)高于理論計(jì)算值28mg/L;2)春季試驗(yàn)結(jié)情況下,基于階段比反硝化速率計(jì)算的理論TN去除量為50.4mg/L,和實(shí)際的55mg/L較為接近,TN的平均出水濃度滿(mǎn)足GB18918-2002的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn);3)兩次回用過(guò)程中引入系統(tǒng)的總氮占原污水總氮的10.55%和21.27%,結(jié)合TN的去除情況分析,認(rèn)為該比例對(duì)系統(tǒng)脫氮的影響不明顯,可忽略;上清液回用過(guò)程中引入總磷占原污水總磷的20.86%和79.60%,對(duì)應(yīng)的出水TP濃度分別為2.84和3.52mg/L,由于系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)置專(zhuān)門(mén)的除磷裝置,磷在系統(tǒng)中的循環(huán)可能會(huì)造成累積,因此,長(zhǎng)時(shí)間的回用可考慮在上清液中投加鹽類(lèi)形成磷沉淀后進(jìn)行回收。 ③H/AMBBR/O工藝和剩余污泥堿解上清液回用的A/O工藝的最優(yōu)工況對(duì)比分析 兩工藝最佳工況的污染物去除效能對(duì)比結(jié)果表明:1)兩工藝對(duì)COD和氨氮均有較好的去除效果,COD和氨氮的出水濃度均能滿(mǎn)足GB18918-2002的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn);2)上清液回用的A/O工藝出水TN濃度低于15mg/L,能夠滿(mǎn)足GB18918-2002一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn),而H/AMBBR/O工藝出水TN僅能滿(mǎn)足GB18918-2002的一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn);3)上清液回用的A/O工藝反硝化能力以及靈活性更強(qiáng),而H/AMBBR/O工藝能夠?qū)崿F(xiàn)污水污泥處理以及內(nèi)碳源回用的一體化,運(yùn)行管理更簡(jiǎn)便。 兩工藝運(yùn)行費(fèi)用預(yù)測(cè)結(jié)果表明,費(fèi)用差別產(chǎn)生于AMBBR中的懸浮填料和用于調(diào)節(jié)上清液pH值的酸堿試劑。其中,懸浮填料使用壽命較長(zhǎng)(長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年之久),且為一次性投資材料,而酸堿試劑為日常運(yùn)行材料,其消耗費(fèi)用約為懸浮填料的7倍。因此,實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需綜合考慮污水的處理要求和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【圖文】：

用仍處于起步階段。床生物膜反應(yīng)器的主要原理是污水連續(xù)經(jīng)過(guò)裝有填料的反應(yīng)器的填料通過(guò)曝氣(好氧反應(yīng)器中)或機(jī)械攪拌作用(缺氧/厭氧反流動(dòng)，逐漸在移動(dòng)填料的表面生長(zhǎng)出生物膜，生物膜中的微生N、P 等進(jìn)行新陳代謝，大量繁殖，進(jìn)而達(dá)到去除水中有機(jī)污染的，起到凈化污水的作用。床生物膜反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般為長(zhǎng)方體型或圓柱形結(jié)構(gòu)。沿池長(zhǎng)方向用板均隔為幾格或不分格。污水進(jìn)入反應(yīng)池后呈推格中由于曝氣流化而呈完全混合態(tài)。池內(nèi)填充懸浮填料，穿孔，使填料在池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，如圖 1.1。圓柱體型結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器底。另外，有的反應(yīng)器不僅在池底安裝了曝氣裝置，還安裝了攪可以使反應(yīng)器方便靈活地應(yīng)用于缺氧狀態(tài)下。所以，MBBR 既運(yùn)行,也可以在缺氧和厭氧環(huán)境下運(yùn)行。

表 2.1 各反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)Table 2.1 The parameters of each reactor尺寸(mm) Φ500×1400 Φ500×1200 900×400×1200 Φ500，漏斗傾角 45° 連宇都環(huán)境工程技術(shù)有限公司研制開(kāi)發(fā)物膜載體），型號(hào)為“WD-F10-4”，如圖鰭狀，鰭片高 1.0mm，內(nèi)表面有許多麻0×10（mm），比表面積為 1200m2/m3，密

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 晏鵬;毛建紅;曾榮輝;周冰潔;吉芳英;;剩余污泥碳源化特性及利用途徑研究[J];中國(guó)給水排水;2013年23期

2 梁康強(qiáng);周軍;熊婭;陶濤;;硝化液回流比對(duì)水解-A/O工藝脫氮效果的影響[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 康曉榮;超聲聯(lián)合堿促進(jìn)剩余污泥水解酸化及產(chǎn)物研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 余燦;改良A~2/O碳源分流比及外加黃水補(bǔ)充碳源可行性研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

2 韓紅波;堿法水解獲取剩余污泥碳源研究[D];華中科技大學(xué);2012年

3 魏文濤;低C/N城市污水污染物去除試驗(yàn)及模型研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 張玉靜;餐廚垃圾厭氧水解產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2717657