膜生物反应器强化除磷脱氮性能研究

发布时间：2020-03-19 21:33

【摘要】： 氮、磷是导致水体富营养化的优势污染物。反硝化除磷技术具有节省有机碳源、减少温室气体排放、剩余污泥产量小等优点，符合可持续发展理念，具有广阔的发展前景。 本研究采用序批式膜生物反应器(SBMBR)周期性运行，通过对其运行模式及操作参数的优化调整，强化其除磷脱氮能力，同时对不同工艺模式下SBMBR对氮磷的去除性能、污泥特性及膜污染等进行了考察。 首先通过将AO模式运行的SBMBR和传统膜生物反应器(CMBR)运行模式进行对比，考察二者在不同进水碳氮比(COD／TN=28.2～3.4)条件下对氮磷的去除能力。结果表明：CMBR中TP的去除率在14％～96％之间波动；在进水COD／TN降至6.3时，对TN基本无去除效果。以AO方式运行的SBMBR具有很好的污染物去除能力，即使在进水COD／IN降到6.3时，TN和NH_4~+-N的去除率仍可达到65％和90％以上；TP去除率保持在90％左右，在此COD／TN范围内，基本不受进水COD／TN变化影响；而且验证序批式的运行方式有助于减缓膜污染。 为强化SBMBR的反硝化除磷能力，在AO MBR中引入缺氧段，并通过对工艺运行模式的调整，逐步强化其反硝化除磷效果。依次考察单反应器形式的AOA、A~2O MBR及双反应器MUCT-MBR对污染物的去除性能，比较各工艺模式的反硝化除磷能力。结果表明：在AO MBR好氧末引入缺氧段而形成的AOA MBR工艺，具有一定的反硝化除磷性能；但PHB因好氧吸磷而被大量氧化，使缺氧段中聚磷菌(PAOs)的内碳源不足，而无法最大限度的提高系统反硝化除磷能力，因此缺氧段的除磷量占总除磷量的比例仅为28％。为解决上述不足，将缺氧段提前到厌氧阶段末，形成了A~2O MBR系统，通过外加硝酸盐为反硝化吸磷提供电子受体。其缺氧段反硝化除磷量占总除磷量的比例提高到50％以上，但外加硝酸盐形成缺氧环境造成工艺操控复杂。因此，进一步改进工艺为双反应器的MUCT-MBR，两反应器中均有明显的缺氧吸磷现象，整个系统由缺氧段所去除的磷约占总除磷量的60％。系统以好氧产生的NO_3~-作为缺氧吸磷的电子受体，实现了无外加NO_3~-的条件下强化系统的反硝化除磷性能。 采用FISH技术对PAOs占全菌的比例进行检测，得出AO、AOA及A~2O MBR中PAOs所占比例依次增大；污泥磷元素分析结果显示，三系统中污泥含磷率依次增大，即吸磷能力逐渐提高。对污泥产率的计算结果为，SBMBRs中的污泥产率均明显低于传统活性污泥(CAS)工艺，且随反硝化除磷能力的增强，污泥产率减少，A~2O MBR中污泥产率仅为0.29 kgVSS.kgCOD~(-1)。但由于其具有较高的污泥含磷率，从而保证了良好的除磷效果。 研究发现：在AO、AOA、A~2O MBR至MUCT-MBR的改进过程中，随着反硝化除磷能力的逐步提高，污泥的比好氧吸磷速率下降。表明对缺氧环境的强化更有利于具有反硝化能力的聚磷菌的生长，相应的对好氧聚磷菌的生长及活性产生抑制。O_2与NO_3~-同时存在时的比吸磷速率大于仅有O_2存在时的速率，且伴有NO_3~-的消耗。表明混合电子受体条件下，存在好氧反硝化吸磷。除磷工艺中磷的去除包括好氧吸磷、缺氧反硝化吸磷和好氧反硝化吸磷三种机制。
【图文】：

出水的表观性状。该工艺的主要特征为HRT和SRT均较长(其中SRT可长达20一30d)，剩余污泥中磷含量为4%一6%[’，’]。系统能够获得一定的除磷效果，但出水磷浓度仍旧很高，，因第一反应区为缺氧区，必然有NO3一存在。该工艺违反了除磷的基本原则，即进水与O:和NO3一在第一反应区直接接触。JJJZ城试Z/Z乙今乍72尸2为 7jjjjj::Aerobie二 :::::::::Aeroblc:.二 二jjj丫Z夕工J，/，子，，，，，产产 7...........尹尹尸奋A习O劝C//，、 、、 、、 、了了尸丫口岁，护，犷尸护丫 r.rZ了了， ，， ，， ，乙乙心勺夕护护乃夕尸护尹22护乙乙 乙乙 乙乙 乙图1.1初始Bardenpho工艺示意图 Fig.1.1OriginalBardenPhoeonfiguration之后对此工艺进行了改进，在第一缺氧区前设置厌氧区，污泥由第一好氧区回流，为除磷创造了条件，此工艺被称为5段BardenPho或M一BardePho工艺，在南非和欧洲被称为Phoredoxl艺。Inte”去 91reczrculalio刀

(university。fcaPeTown)提出了ucT脱氮除磷工艺，见图1.4。它是在AZ/o工艺基础上，通过改进混合液的回流方式而开发的，也是至今较为广泛应用的生物脱氮除磷工艺14，7，8]。其与AZ/o工艺的不同之处在于，其污泥首先回流至缺氧池，再通过缺氧池的混合液回流至厌氧池，削弱了由于污泥直接回流至厌氧池而随污泥进入其中的NO对聚磷菌(PAOs)利用进水底物及释磷的影响[0，’0]，但当进水TKN/COD较高时，缺氧区脱氮不完全，仍可发生硝酸氮进入厌氧区干扰释磷。少少7洲72尹声Z洲2砂7洲2尹2222222纂羹羹羹:1Aer。玩c二、、22222护22尸Z声了产护Z乙心勺夕rrrrrrrrrrr尹尹尹护A助“。b盆c，z州州州州州州2222口，‘t。.。。，.。。。份ZZZZZZZZZZZ矛矛222尹尹Z沪产Z尹尹了22护尹才场场场场场场
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703

【引证文献】

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本文编号：2590740