【摘要】：針對目前日益嚴重的硝酸鹽污染問題和傳統(tǒng)反硝化工藝存在的有機物殘留問題,本文以高效脫氮并深度去除反硝化殘留有機物為主要研究目標,分別研究了三種各具特色的的反硝化技術:1、顆粒污泥反硝化技術基于厭氧顆粒污泥已經(jīng)在全球范圍內(nèi)大量使用,本文提出先采用顆粒污泥床去除硝酸鹽,再通過生物接觸氧化、混凝沉淀技術去除反硝化殘留有機物的構(gòu)思。關于這一構(gòu)思,反硝化顆粒污泥的成功培養(yǎng)和穩(wěn)定運行是關鍵,本文對此進行了系統(tǒng)研究。在上流式污泥床(USB)反應器中接種絮狀活性污泥,以甲醇為碳源在40天左右培養(yǎng)出良好的反硝化顆粒污泥。系統(tǒng)顯示高效的脫氮能力,當硝酸鹽負荷為 5.0 gNO3-N·L-1·d-1,進水 N03-N 為 100 mg·L-1,C/N 為 4.0 時,硝酸鹽、COD去除率分別為99%和91%左右。針對反硝化顆粒污泥培養(yǎng)過程中污泥上浮、溝流問題,分別采用改良種污泥和控制反硝化菌增殖速率等手段促進良好反硝化顆粒污泥的形成。研究表明,①接種污泥宜選擇老化、穩(wěn)定的活性污泥。②培養(yǎng)初期,污泥負荷應控制在0.15 gNO3-N·gVSS-1·d-1以內(nèi)。③細顆粒污泥出現(xiàn)后,污泥床易出現(xiàn)溝流、短路現(xiàn)象�？梢酝ㄟ^間歇性鼓氣的方法提高污泥床的混合效果。④細顆粒污泥出現(xiàn)后,提高負荷可以加快顆粒污泥的形成,但污泥負荷應低于0.25 gNO3-N·gVSS-1·d-1,這樣有利于形成密實、穩(wěn)定的反硝化顆粒污泥。針對反硝化顆粒污泥在高負荷下出現(xiàn)的污泥粘連、易上浮等不穩(wěn)定現(xiàn)象,分別采取減小顆粒粒徑、提高污泥比重、減弱污泥對氣泡的粘附作用、降低進水溫度、改變碳源為葡萄糖和降低負荷等6種方法進行調(diào)控。研究表明,顆粒污泥不穩(wěn)定的根本原因是顆粒表面反硝化菌增殖過快,降低微生物的生長速率有助于提高顆粒污泥的穩(wěn)定性。2、一體化脫氮-除碳(DN-RC)工藝提出一種“硝酸鹽反硝化”與“反硝化殘留有機物去除”在同一污泥系統(tǒng)內(nèi)完成的新工藝。系統(tǒng)由脫氮池(DN池)、除碳池(RC池)和沉淀池組成。研究發(fā)現(xiàn),該工藝具有良好的處理性能,當DN池負荷為3.0 gNO3-N·L-1·d-1,進水NO3-N為100 mg·L-1,C/N為4.0時,硝酸鹽去除率可達99%以上,出水DOC小于 4.0mg·L-1。對DN-RC工藝性能良好的機理進行研究。系統(tǒng)污泥濃度高達7.0-8.0 gVSS·L-1,生物相豐富,存在桿狀菌、絲狀菌、原生動物及后生動物等多種微生物。DN池實現(xiàn)高效反硝化,污泥反硝化活性高達25.2mgNO3-N·gVSS-1·h-1,是實際裝置去除速率(15.5mgNO3-N·gVSS-1·h-1)的1.6倍。投加碳源在DN池徹底利用,殘留有機物主要為大分子SMP,之后在RC池被進一步去除。3、同一曝氣池內(nèi)脫氮除碳工藝(好氧反硝化工藝)通過建立好氧反硝化試驗裝置,對曝氣條件下的反硝化行為進行測試。結(jié)果顯示,在曝氣條件下反硝化可以高效進行,當曝氣量為400 mL·min-1,進水負荷為0.5 gNO3-N·L-1·d-1,進水N03-N為50 mg·L-1,C/N為7.0時,硝酸鹽去除率達到99%以上,出水COD小于10.0 mg·L-1。分別考察了曝氣量、碳源種類對好氧反硝化的影響。研究表明好氧反硝化是反硝化菌和碳氧化菌對COD的速率競爭過程,降低曝氣量、選擇反硝化速率較快的碳源有助于反硝化對COD的競爭,有利于好氧反硝化的發(fā)生。研究結(jié)果對現(xiàn)有污水廠的升級改造具有技術指導意義。本研究彌補了目前反硝化研究未涉及處理殘留有機物的不足,對硝酸鹽污染的治理具有支持和推動作用。
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：X703
【圖文】：

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本文編號：2736223