作者在全面評述除磷脫氮理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上,認(rèn)為導(dǎo)致傳統(tǒng)生物除磷脫氮系統(tǒng)污泥齡矛盾、基質(zhì)競爭、產(chǎn)物抑制等系列問題的原因不僅僅是工藝技術(shù)問題,還存在方法問題,研究新的生物除磷脫氮方法更為重要。作者根據(jù)聚磷菌特有的物質(zhì)轉(zhuǎn)化形式,創(chuàng)新性地認(rèn)為排除厭氧富磷污水替代好氧富磷污泥仍然可以實現(xiàn)生物除磷系統(tǒng)磷的有效去除,而且可以消除生物除磷脫氮系統(tǒng)控制污泥齡時的矛盾。論文對這種新的除磷方式以及相應(yīng)開發(fā)的ERP-SBR新工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要內(nèi)容包括:采用對比試驗和理論推導(dǎo)的方式研究排除富磷污水除磷系統(tǒng)的除磷脫氮能力;對影響富磷污水除磷系統(tǒng)的主要因素包括運行工況、污泥負(fù)荷、SRT、DO、溫度、污泥活性以及厭氧釋磷能力等進(jìn)行了試驗研究;對排除的富磷污水的處置方式和磷回收潛能進(jìn)行了試驗研究和理論分析。得到了以下主要試驗結(jié)論: 通過對SRT50d的活性污泥的厭氧釋磷能力和好氧吸磷能力的研究發(fā)現(xiàn),采用厭氧/好氧環(huán)境的交替變化和富磷污水的排放可以激活長污泥齡活性污泥中聚磷菌的活性。將這種長泥齡污泥按照ERP-SBR方式運行,當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)COD=238～639mg/L、NH3-N=25.1～51.4 mg/L、TN=29.7～58.3 mg/L、TP=5.48～11.45 mg/L時,可以保證出水COD≤43mg/L、NH3-N≤1.38 mg/L、TN≤6.02mg/L、TP≤0.27 mg/L,去除率分別為95.3%、98.9%、90.7%、98.4%,獲得了比單純除磷系統(tǒng)更加穩(wěn)定且優(yōu)異的除磷效果、比單純生物脫氮系統(tǒng)更加優(yōu)異的脫氮效果。 在研究富磷污水除磷機(jī)理時,論文創(chuàng)新性地根據(jù)聚磷菌厭氧釋磷、好氧吸磷的反應(yīng)機(jī)理,從計量化學(xué)的角度揭示了SRT、除磷能力和有機(jī)基質(zhì)的定量關(guān)系,得出BOD/TP = 0.863 SRT + 17.2;并對聚磷菌超量吸磷能力進(jìn)行了分類,認(rèn)為在排水除磷系統(tǒng)中,磷先于好氧吸磷過程去除,聚磷菌只需要擁有超過生物基質(zhì)需求量的“第一類”超量吸磷能力就可以獲得優(yōu)異的除磷效果,而它潛在的超過厭氧釋磷量的“第二類”超量吸磷能力使排水除磷系統(tǒng)獲得了較強(qiáng)的抗沖擊磷負(fù)荷的能力。 在研究污泥活性時,論文對除磷脫氮活性污泥的性質(zhì)進(jìn)行了分階段(厭氧/好氧)研究,首次發(fā)現(xiàn)厭氧污泥比好氧污泥重,厭氧污泥的VSS/MLSS比值更大,污泥齡越長VSS/MLSS比值越大;脫氫酶活性和SOUR具有不同的變化規(guī)律,前者好氧增加缺氧減少、后者厭氧增加好氧減少,作者認(rèn)為厭氧階段SOUR只能反映污泥吸氧潛能;長污泥齡系統(tǒng)盡管具有較低的比污泥活性,這種低活性具有較強(qiáng)的基質(zhì)可逆性和階段性,使ERP-SBR系統(tǒng)獲得了較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。 試驗還發(fā)現(xiàn)ERP-SBR好氧階段氮的損失高達(dá)脫氮總量的70%左右,成為了最 WP=6 主要的脫氮形式,在分析不同反應(yīng)階段生物脫氮率時發(fā)現(xiàn),SRT與好氧脫氮率之間具有典型的線性相關(guān)關(guān)系,即 。試驗結(jié)果還表明厭氧階段吸收1分子HAc將誘導(dǎo)1分子磷酸鹽的釋放;在過量VFA存在的條件下,磷的厭氧釋放經(jīng)歷線性快速釋放、對數(shù)緩慢釋放和停滯三個階段,釋磷動力學(xué)分別為: , , 。試驗發(fā)現(xiàn)溫度對聚磷菌活性的影響是通過影響有機(jī)物的水解而間接產(chǎn)生作用的,在8~13℃低溫的條件下,當(dāng)污水中VFA≥100mg/L時可以快速啟動生物除磷系統(tǒng),當(dāng)VFA≥50mg/L時可以維持生物除磷系統(tǒng)的正常運行,在低溫條件下采用水解/ERP-SBR方式運行時,在污水磷濃度高達(dá)10mg/L的情況下,仍然能保證出水磷酸鹽≤0.5mg/L。 ERP-SBR系統(tǒng)排除的富磷污水相當(dāng)于污水總量的5～12%,磷濃度為50～100mg/L,將這部分污水泵入化學(xué)除磷池進(jìn)行處理,并按照5mg/L作為出水磷控制目標(biāo)。試驗發(fā)現(xiàn),按照ERP-SBR方式運行可以大大減小化學(xué)除磷池的規(guī)模,而且石灰總耗量僅為城市污水后置沉淀系統(tǒng)的4.5%～9%,產(chǎn)生化學(xué)污泥含磷率為17%,相當(dāng)于含73～83%磷酸鹽,使化學(xué)沉積物具有較明顯的回收價值。 因此,論文提出的排除富磷污水除磷方式及開發(fā)的ERP-SBR新工藝消除了生物除磷脫氮系統(tǒng)污泥齡矛盾,拓展了長泥齡活性污泥的應(yīng)用范圍,成果具有較強(qiáng)得創(chuàng)新性和重要得理論意義與實用價值。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2004
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

1 概 述1 概 述1.1 氮磷遷移轉(zhuǎn)化特征與水體富營養(yǎng)化1.1.1 氮的遷移轉(zhuǎn)化和污染特征自然界中存在著大量的氮，如空氣中的氮氣、生物體中的有機(jī)氮、土壤或水體中的硝酸鹽氮和氨氮，這些氮在微生物、動植物的作用下通過固氮（nitrogefixation）、同化（nitrogen immobilization）、硝化(nitrification)、反硝化（denitrification以及礦化（nitrogen mineralization）作用而不斷遷移轉(zhuǎn)化（見圖 1.1），氮素化合物較強(qiáng)的流動性和揮發(fā)性促進(jìn)了氮在大氣、水體和陸地中的循環(huán)，保證了各圈層的氮平衡[3]。

對局部環(huán)境產(chǎn)生了明顯影響，導(dǎo)致城市河段岸邊污染、次級河流、封閉和半封閉水體等富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴(yán)重。1.1.2 磷的遷移轉(zhuǎn)化和污染特征磷是生物圈中的重要元素之一，它不僅是生物細(xì)胞的組成成分，而且在遺傳物質(zhì)的組成和能量的貯存方式中具有極為重要的作用。與氮素化合物的高揮發(fā)和高溶解能力不同，自然存在的磷化合物具有很低的溶解度和揮發(fā)性，所以磷元素的生物地球化學(xué)循環(huán)通量很小，取決于河川中含磷懸浮物往海洋遷移的速率和含磷塵粒大氣遷移能力[4]，后者可以忽略。磷的自然遷移轉(zhuǎn)化過程如圖 1.2 所示[3]。從圖可以清楚地看出，磷的自然遷移轉(zhuǎn)化不具有氮的循環(huán)特征，磷經(jīng)過人工開采或天然侵蝕后，最終的歸宿是深海的沉積層。沉入深海的磷只有很少一部分可通過淺海魚類或海鳥返回陸地，以至于磷在生物圈中大部分是單向流動，是一種不可更新、且不可替代的寶貴資源。在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)水平條件下，已探明的世界磷儲量僅夠人類再用 100 年[5]，磷的可持續(xù)利用問題已急迫地擺在了世人面前，從生產(chǎn)、生活中的各個環(huán)節(jié)實施磷的人工再循環(huán)利用已成為資源與環(huán)境管理方面的國際熱點研究課題。大 氣 中 的 塵 粒

4 ERP-SBR 工藝除磷脫氮效果這些內(nèi)儲物在好氧代謝過程中被進(jìn)一步氧化分解。這一耗氧過程和高濃度污泥合，使 SBR 系統(tǒng)曝氣初期 1h 內(nèi) DO 不會發(fā)生明顯的增加，2h 時也小于 1.5mg/L這種長時間的限氧狀態(tài)為好氧生物脫氮創(chuàng)造了理想的外部環(huán)境；③ ERP-SBR 系統(tǒng)較長的污泥齡使系統(tǒng)殘存較多的生物惰性物質(zhì)，再加上聚酸鹽、PHB 等非基質(zhì)內(nèi)儲物的存在，使活性污泥更容易形成如圖 4.15 所示的體龐大的絮凝體，這種絮體結(jié)構(gòu)促進(jìn)了外部好氧－內(nèi)部缺氧微環(huán)境的形成。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 許曉毅;謝恩;羅固源;闋添進(jìn);;導(dǎo)流板厭氧/限氧循環(huán)反應(yīng)器的污泥減量效果研究[J];中國給水排水;2010年11期

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1 唐然;城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)選決策模型研究[D];重慶大學(xué);2008年

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2 何怡;生物/物化協(xié)同除磷效果及關(guān)鍵影響因素研究[D];重慶大學(xué);2011年

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4 馬海力;新型單池低溫條件下除磷及脫氮試驗研究[D];重慶大學(xué);2006年

5 左寧;除磷脫氮LSP&PNR污泥減量工藝試驗研究[D];重慶大學(xué);2006年

6 馬靜;SBR工藝處理含苯酚及氨氮廢水的試驗研究[D];青島大學(xué);2007年

7 胥馳;側(cè)流除磷分段進(jìn)水SBR工藝處理低碳源污水試驗研究[D];重慶大學(xué);2010年

8 李丹;復(fù)合式反硝化除磷-BAF工藝處理效能研究[D];重慶大學(xué);2010年

9 熊黎;環(huán)流式活性污泥—生物膜組合工藝脫氮除磷試驗研究[D];重慶大學(xué);2012年

10 涂茂;Carrousel氧化溝投加填料生物脫氮性能研究[D];重慶大學(xué);2012年

本文編號：2807482