發(fā)布時間：2020-08-27 21:01

【摘要】：傳統(tǒng)污水生物脫氮技術(shù)普遍存在工藝流程較長,占地面積較大,氧利用效率低,自動化程度低等不足,隨著水體富營養(yǎng)化問題的日益嚴(yán)重和氮類污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,研究開發(fā)高效節(jié)能的新型污水生物脫氮技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。污水生物倍增處理工藝目前在國內(nèi)外得到普遍關(guān)注,其具有可在低溶解氧下運(yùn)行及同步硝化反硝化的特點(diǎn),已在工業(yè)廢水領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前生物倍增工藝在處理城市污水脫氮方面的應(yīng)用還很少,因此系統(tǒng)地研究生物倍增工藝處理城市污水的脫氮效能及影響因素具有重要意義。針對我國城市污水特點(diǎn),本文通過小試試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn),開展了生物倍增工藝處理城市污水脫氮效能的系統(tǒng)研究。小試試驗(yàn)中,本文系統(tǒng)地研究了低溫條件下生物倍增工藝的啟動特性,分析了溶解氧和水溫對該工藝啟動穩(wěn)定性的影響。此外還深入研究了生物倍增工藝穩(wěn)定運(yùn)行期的脫氮效能,分析了不同工藝條件對其脫氮性能的影響;探討了碳源種類、碳氮比、進(jìn)水方式對工藝脫氮性能的影響,并對同步硝化反硝化菌群的特征進(jìn)行了初步分析。小試研究結(jié)果表明,溶解氧和溫度對生物倍增工藝處理城市污水的啟動非常重要,12℃以上啟動時,溶解氧是影響系統(tǒng)啟動穩(wěn)定性的重要因素;12℃以下啟動時,在低溫、低溶解氧和低負(fù)荷的運(yùn)行條件下,極易導(dǎo)致微絲菌(Microthrix Parvicella)的過量生長,可引起同步污泥膨脹,并導(dǎo)致大量的生物泡沫。通過調(diào)整溶解氧可控制由于缺氧引發(fā)的污泥膨脹;提高進(jìn)水水溫并調(diào)整泥齡,可有效地控制低水溫期由Microthrix Parvicel引發(fā)的絲狀菌型污泥膨脹和生物泡沫。生物倍增工藝特有的高容積負(fù)荷對有機(jī)污染物的去除效果顯著,COD出水濃度可穩(wěn)定達(dá)到或優(yōu)于城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級B排放標(biāo)準(zhǔn)。長污泥齡有利于富集增殖緩慢的硝化菌,對氨氮的去除率可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。生物倍增工藝具有較強(qiáng)的抗低溫、抗水質(zhì)水量負(fù)荷沖擊的能力,亦具有良好的污泥沉降性能。當(dāng)水力停留時間在12~21h之間時,其對該工藝的硝化和脫氮效能的影響不明顯。穩(wěn)定運(yùn)行期TN平均去除率為58.24%。相同HRT和COD負(fù)荷下,氨氮負(fù)荷越低,TN去除效果越好。外加乙酸鈉、葡萄糖和蔗糖等碳源對生物倍增工藝脫氮效能的影響不大,但對除磷有影響,乙酸鈉作為外加碳源效果最好;在進(jìn)水COD負(fù)荷變化不大的情況下,系統(tǒng)對TN的去除主要受反硝化過程中有機(jī)底物的限制,TN去除率和同步硝化反硝化效率均隨COD/TN比的增大而增大,在進(jìn)水COD/TN比≈2.9時TN平均去除率為64.89%;為保證不同水溫期工藝對氨氮的去除效果,研究了基于三種水溫期的分點(diǎn)進(jìn)水流量調(diào)控方法,曝氣區(qū)和厭氧區(qū)的容積比高水溫期(25.3~26.1℃)為1:1、常水溫期(15.7~25.3℃)為1:2時、低水溫期(9.7~15.7℃)為1:3時,可實(shí)現(xiàn)生物倍增工藝低碳氮比下的最優(yōu)脫氮效果。初步探討了分點(diǎn)進(jìn)水時生物倍增工藝小試反應(yīng)器內(nèi)同步硝化反硝化的機(jī)理,采用靜態(tài)試驗(yàn)研究了自養(yǎng)反硝化菌、異養(yǎng)硝化和好氧反硝化菌對工藝系統(tǒng)同步脫氮的相對貢獻(xiàn)。生物倍增工藝內(nèi)部微觀缺氧環(huán)境的存在導(dǎo)致其能夠發(fā)生反硝化反應(yīng),這是造成曝氣區(qū)總氮損失的主要原因。在生物倍增工藝現(xiàn)場試驗(yàn)中,系統(tǒng)研究了生物倍增工藝曝氣區(qū)污泥濃度隨空間及時間的變化特征、曝氣區(qū)溶解氧濃度的變化特征及傳質(zhì)特征;污染物的沿程分布規(guī)律;并開展了曝氣區(qū)同步硝化反硝化脫氮效能及影響因素的研究。生物倍增工藝具有良好的水力混合特性,污泥濃度在水平及垂直方向上基本一致,隨時間的變化也不明顯。污泥濃度的變化主要受工藝進(jìn)水條件和運(yùn)行條件的影響;曝氣區(qū)的溶解氧沿池寬的變化相對較小,沿池長先大幅降低,后小幅降至最低,池末端溶解氧含量最低。沿池深方向溶解氧逐步降低。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)和耗氧速率沿池長方向呈遞減分布,表明生物倍增工藝兼具完全混合和推流的雙重特征;曝氣區(qū)未形成明顯的缺氧區(qū),較大的污泥絮體粒徑和控制低溶解氧有助于形成同步硝化反硝化所需的缺氧微環(huán)境。將分點(diǎn)進(jìn)水的碳源利用方式應(yīng)用到污水處理廠的生產(chǎn)運(yùn)行中,實(shí)踐證明,該優(yōu)化調(diào)控方式可顯著提高系統(tǒng)的脫氮效能,三種典型水質(zhì)期的出水總氮均可達(dá)到排放要求。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【圖文】：

圖 2-2 生物倍增工藝小試現(xiàn)場照片F(xiàn)ig.2-2 Scene photos of Bio-Doubling Process for lab-scale experimentBDP 小試試驗(yàn)工藝過程為：原水由進(jìn)水區(qū)進(jìn)入，在此被循環(huán)混合液及由沉淀區(qū)回流的污泥瞬間混合稀釋后，進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，厭氧區(qū)密封以確保攪拌時

直至 3 月 6 日左右污泥沉降性能恢復(fù)至正常水平。且在以后的低溫季節(jié)再發(fā)生過此類現(xiàn)象。污泥膨脹/泡沫從發(fā)生到恢復(fù)期間的 SVI 變化如圖 3-10。哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文

d)表殼蟲和旋輪蟲 e)線蟲 f)io纖蟲d)Arcella and Philodina e) nematode f) Aspidisca圖 3-29 生物倍增工藝中常見微生物顯微鏡照片（40 倍）Fig.3-29 Microscope photos of microorganisms in Bio-Doubling Process system（×40）3.6.5.2 污泥產(chǎn)率試驗(yàn)期間，在溫度為 21.4～27.3℃時，污泥齡分別為 35d，40d，45d 時所

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