双泥SBR-BAF复合工艺的特性和处理效能研究

发布时间：2020-05-29 01:56

【摘要】： 随着水体污染不断加剧,“富营养化”问题日益突出,与此同时,严重的水资源短缺状况要求污水处理后回用。长期以来,在污水处理工程中应用的悬浮污泥和附着污泥工艺各自具有不可克服的缺陷,处理水质也难以达到回用水标准。在此背景下,通过对现有污水生物脱氮除磷理论及工艺进行详细分析,结合悬浮污泥和附着污泥工艺各自的特性,开发了“双泥SBR-BAF复合工艺”,以期能为现有污水处理厂的技术改造及新建污水处理厂的优化设计提供新思路和技术支持。为考察SBR-BAF工艺的运行特性和处理效能,本课题以人工模拟的高浓度城市生活污水为研究对象,结合模型试验和批式试验,对工艺去除污染物的机理进行了初步探讨和分析,考察了进水条件、工艺参数对运行效果的影响,并采用在线检测手段,就应用EC、ORP、DO、pH等水化学参数揭示脱氮除磷过程中的变化规律进行了探讨。首先采用接种城市污水处理厂悬浮污泥的方法对SBR-BAF系统进行启动。SBR-BAF工艺为双污泥系统,聚磷菌呈悬浮污泥生长于SBR反应器,硝化菌和反硝化菌呈附着污泥生长于BAF反应器。根据PAOs(phosphate accumulating organisms)和硝化菌在泥龄上的差异,采用8d的泥龄,在SBR反应器中逐步将硝化菌淘洗出去。经过21天的培养驯化,完成了SBR-BAF系统的启动,此时NH_4~+-N、TN、TP去除率分别达到83%、71%、80%。继而对SBR-BAF系统的工艺运行条件和工艺参数进行了优化,分析了SBR-BAF工艺的特性和机理。通过分析SBR反应器同一周期内水质连续监测结果和在线测量的EC、ORP、DO、pH值等水化学参数,结果表明:EC数值变化与生物除磷过程中PO_4~(3-)浓度变化具有很好的一致性;在反应器内尚存在硝化/反硝化反应时,pH值在好氧段和缺氧段的峰值分别是硝化反应开始和反硝化结束的标志;ORP数值在厌氧释磷结束后趋于稳定,但在好氧段没有清晰的的特征点。根据这些结果,将厌氧反应时间和好氧反应时间分别调整为60min、150min。此后分别研究了碳源类型及浓度、pH值、SRT对除磷效果的影响,结果表明:乙酸钠对厌氧释磷的诱导能力高于葡萄糖,但两者对系统最终除磷效果的影响作用无明显区别;生物除磷过程COD/TP应在30以上;对生物除磷过程最适宜的pH范围是7.0~7.5;对于以除磷为目的的生物处理系统,污泥龄应控制在8~10天。 BAF反应器连续流试验结果表明:最佳气水比为4:1,硝化类型以短程硝化为主,NO_2~--N占到NOx--N的72%;综合考虑对TN的去除率和动力消耗,最佳回流比为200%;最佳缺氧/好氧容积比为3:5;由于短程反硝化较全程反硝化碳源需求量低,在BAF反应器进水NH4+-N 40mg/L左右的情况下,乙酸钠投加量为80mg/L(以COD计);设定水头损失达到6cm时进行反冲洗,随水温不同,反冲洗周期为17~20d,产水率为98.7%。最后,以上述最佳运行参数控制SBR-BAF系统运行,长期运行结果表明:系统中悬浮污泥的絮凝、沉降性能良好,SV值为22~30,SVI值为58~80,不再有污泥膨胀之虞,而且可以对剩余污泥进行重力浓缩,浓缩后污泥浓度可以达到3~4%;短程硝化和反硝化使得系统可以维持碱度平衡,无需额外补充碱度;系统在高负荷(SBR反应器COD负荷为2.08kgCOD/kgMLSS.d,TP负荷为41.68gTP/kgMLSS.d,BAF反应器NH4+-N负荷为1.16kgNH_4~+-N/m~3.d)、低水力停留时间(SBR反应器9h,BAF反应器1h,总计10h,约为同步脱氮除磷悬浮污泥工艺的一半)下稳定高效运行,对COD(不计BAF加入的外碳源)、TP、NH_4~+-N、TN的平均去除率为96%、98%、93%、84%,出水COD、TP、NH4+-N、TN、SS的平均浓度为20mg/L、0.23 mg/L、3.24 mg/L、7.68 mg/L、5 mg/L,各项水质指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002 )一级标准的A标准的要求。
【图文】：

示意图,生物除磷,作用机理,示意图

双泥 SBR-BAF 复合工艺的特性和处理效能研究accumulation organisms, PAOs）的释/摄磷原理。在厌氧/好氧交替运行条件下驯化出PAOs一类的微生物，它能够过量的，在数量上超过其生理需要的，从外部环境中摄取磷，并将磷以聚合磷的形式贮存在体内，形成高磷污泥，排出系统外达到从废水中除磷的效果[6,22~29]。生物除磷过程通常包括厌氧释磷和好氧吸磷两个过程，其代谢模式如图 1-1 所示[30]。

工艺流程图,除磷脱氮,工艺流程

A/O（Anoxic/Oxic）脱氮工艺是一种有回流的前置反硝化生物脱氮流程，其中前置反硝化在缺氧（Anoxic）池中进行，硝化在好氧（Oxic）池中进行。该工艺出水中含有一定量的NOx--N，沉淀池运行不当时，易导致二沉池污泥上浮。（2）A/O除磷工艺[25]A/O（Anaerobic/oxic）除磷工艺是最简单的生物除磷工艺，系统中污水和污泥顺次流经厌氧区和好氧区。该工最主要特征是采用高负荷、低泥龄运行，系统中不存在硝酸盐对厌氧释磷的影响，所以除磷效果好。（3）A2/O除磷脱氮工艺[25]为了达到同时除磷脱氮的目的，可在A/O除磷工艺的厌氧池之后加一个缺氧池，并将沉淀池污泥回流到厌氧池，硝化混合液回流到缺氧池，即形成了厌氧/缺氧/好氧工艺，简称A2/O（anaerobic/aerobic/Oxic）工艺，工艺流程如图 1-2 所示。该工艺的优点是：厌氧、缺氧、好氧三种不同环境条件和三种不同种类微生物菌群的有机结合，，能同时具有去除有机物和除磷脱氮的功能。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703

【引证文献】