短程反硝化除磷的启动及运行工况研究

发布时间：2020-07-14 00:28

【摘要】：污水厂碳源过低现象普遍存在,这使污水厂的传统脱氮除磷工艺处理的污水难以达标排放。短程反硝化除磷较传统的脱氮除磷工艺能够节约碳源的消耗并实现氮磷的同步去除,是低碳源污水脱氮除磷的新方法。文章以厌氧+好氧/缺氧交替和厌氧+低溶解氧两种运行方式启动短程反硝化除磷,在进水COD、NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P浓度分别为100 mg/L、25 mg/L、3.3 mg/L的低C/N、C/P环境下运行。通过周期内污染物浓度变化、胞内物质转化、各菌种的反应速率等参数分析了两种运行方式的差异性。另外还探究了超声波辐照对厌氧+好氧/缺氧交替运行的短程反硝化除磷的影响。研究表明厌氧+好氧/缺氧交替和厌氧+低溶解氧两种运行方式均能成功启动短程反硝化除磷,分别在56 d和23 d达到稳定,稳定运行后出水PO_4~(3-)-P的平均浓度分别为0.27mg/L和0.19 mg/L,出水TIN的平均浓度分别为6.81 mg/L和8.21 mg/L。虽然两种运行方式的处理效果较为接近,但是两种运行方式厌氧阶段结束后PO_4~(3-)-P平均浓度分别为40.34 mg/L和30.79 mg/L,周期运行中ΔPHB(聚羟基丁酸)分别为+8.03 mg/g MLSS和-7.30 mg/g MLSS,以NO_2~--N为电子受体的比缺氧释磷速率分别为5.44 mg P/(g MLSS·h)和4.51 mg P/(g MLSS·h),这些参数均表明在厌氧+低溶解氧的条件下聚磷菌(PAO)活性更差,反应器运行工况不稳定。通过低强度超声波辐照后,反应器稳定时的出水的水质提高,PO_4~(3-)-P和TIN分别降低了53.3%和36.8%,同时造成了污泥减量的效果,污泥MLSS降低了12.4%。在超声波的辐照下NOB活性降低,比亚硝酸盐氧化速率降低了51.11%。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703
【图文】：

短程硝化,脱氮,全程,差异性

图 1.1 短程硝化与全程硝化脱氮的差异性硝化工艺的关键在于抑制 NO2--N 氧化为 NO3--N，目前实现短程硝下几种：低溶解氧控制 AOB（0.2-1.5 mg/L）的氧半饱和常数比 NOB（1.2-1.5 mg/L）低持反应器好氧阶段处于低溶解氧的状态，使 AOB 依旧能够进行氨氧进行 NO2--N 氧化的能力被抑制，以实现短程硝化。不同条件下存阈值，在高于阈值后将不能实现短程硝化，不同 DO 阈值如表 1.2 所围内，DO 增大导致实现短程硝化的时间延长，但 DO 减小将使[11]。表 1.2 低溶解氧控制短程硝化阈值围（mg/L）温度（℃） NH4+-N 浓度（mg/L） DO 阈值（mg/L5~1.50[11]21~23 70 1.25

反硝化除磷菌,反硝化除磷

进行吸磷[57-58]，虽然这两类 PAO 均能进行短程反硝化除磷，但是 PAOⅡ才是短程反硝化除磷的主要菌种。Zeng 等[59]发现在将反硝化除磷转化为短程反硝化除磷后，污泥中的 PAOⅠ全部被淘汰。Wang 等[60]也观察到在短程反硝化除磷的 SBR反应器中 PAOⅡ占 PAO 的 72%。本文将使用 NO2--N 作为电子受体进行缺氧吸磷的 PAO 统称为短程反硝化聚磷菌（NDPAO，Nitrosation Denitrifying PhosphorusAccumulating Organisms）。NDPAO 代谢方式如图 1.2 所示。在厌氧状态下，聚磷（Poly-P）和聚糖（Gly）分解为磷酸盐和丙酮酸并产生能量（以 ATP 表示），磷酸盐携带质子推动力（以H+表示）从细胞中放出，使挥发性脂肪酸（VFA）能在质子推动力（以 H+表示）的帮助下进入细胞[61]。VFA 进入细胞后消耗 ATP 合成乙酰辅酶 A，之后乙酰辅酶A利用丙酮酸分解产生的还原力（以NADH++H+表示）合成聚羟基烷酸（PHA）。在缺氧状态下，PHA 分解生成乙酰辅酶 A 进行三羧酸（TCA）循环以产生 ATP和 NADH++H+，磷酸盐在质子推动力作用下进入细胞并消耗 ATP 合成聚磷以完成除磷作用，同时 NO2--N 利用 NADH++H+还原为 N2O 和 N2以达到反硝化的目的。

反硝化除磷,运行方式,间歇曝气

注：使用反应器分别为：(a)A2/O、(b)双泥 A2/O、(c)SBR、(d)A2N图 1.3 短程反硝化除磷的典型运行方式目前研究的短程反硝化除磷的脱氮除磷效果如表 1.4 所示。在四种运行方式中双污泥系统的序批式反应器能依次进行有机物去除、短程硝化、短程反硝化除磷三个步骤，表现出较好的脱氮除磷效果。相比于序批式反应器，连续式反应器进行短程反硝化除磷需要回流的硝化液提供电子受体，而硝化液来源于反应器好氧的出水，反应器出水必须保证一定的 NO2--N 浓度，这使得连续式反应器脱氮效果比序批式反应器差。在单污泥系统的连续式反应器中于好氧池后增加间歇曝气池能够有效的改善处理效果，增加的间歇曝气池除了对污染物进行深度去除外，间歇曝气池在停曝阶段通过沉淀作用延长 SRT 并将较轻的丝状菌和死泥由上部排出反应器以维持污泥活性，SRT 的延长有利于 NDPAO 的生长[110]。罗亚红等[111]发现缺氧吸磷速率和好氧吸磷速率的比例在增加间歇曝气池后由62.07%提高至 95.69%，而间歇曝气运行能够抑制 NOB 的活性维持短程硝化的运行。Dong等[112]在增加间歇曝气池后检测到AOB 占AOB 和NOB 之和的比例由 3.7%

【参考文献】