多級缺氧/好氧(AO)工藝因碳源利用率高、脫氮除磷效果好等優(yōu)點,近年來,在我國城市污水處理中開始應(yīng)用。但該工藝已有的相關(guān)研究均以達到一級A排放標準為目標,且在實現(xiàn)更高排放標準(COD≤30 mg/L,TN≤10 mg/L和TP≤0.3 mg/L)的工藝優(yōu)化及微生物群落特性方面鮮有研究報道。為此,本論文研究了多級AO工藝運行特性,探討了深床濾池深度脫氮性能,同時,構(gòu)建了多級AO-深床濾池組合工藝,并探討其處理低溫和低C/N比污水效能及強化脫氮措施。最后,利用微生物組學(xué)手段揭示了組合工藝功能菌群特性及響應(yīng)特征。在常溫條件,通過小試單因素試驗考察多級AO工藝運行特性,探討各工藝參數(shù)對多級AO工藝污染物去除的影響;提出化學(xué)除磷和深床濾池深度脫氮除磷工藝,探討其運行特性及污染物去除機理。結(jié)果表明,多級AO工藝可達到高排放標準,但達標率低,增加深度處理工藝后,出水可穩(wěn)定達標。在最優(yōu)的參數(shù)條件下,多級AO深度處理組合工藝可實現(xiàn)平均出水COD濃度為19 mg/L、TN為7.59 mg/L、TP為0.14 mg/L,深度處理成本增加0.229元/t。深度處理工藝中的Fe~(2+)/S_2O_8~(2-)化學(xué)除磷段可有效地去除多級AO出水中的TP和有機物,反應(yīng)符合一級動力學(xué)方程,其除磷機理在于通過形成Fe_4(PO_4)_3(OH)_3沉淀去除,有機物降解機理為蛋白質(zhì)類大分子有機物被體系生成的羥基自由基(HO?)和硫酸根自由基(SO_4~-?)降解。深度處理工藝中的深床濾池段可有效去除多級AO工藝出水中的TN,濾池中部TN去除量最大,去除率與生物量呈正比。低溫和低C/N比進水影響生物脫氮過程,為保證低溫和低C/N比條件組合工藝出水穩(wěn)定達標,考察低溫和低C/N比進水對組合工藝的影響,并提出針對多級AO工藝和深床濾池的強化脫氮措施。結(jié)果表明,低溫條件下,通過多級AO工藝運行優(yōu)化、填充10%懸浮填料和延長深床濾池空床停留時間(EBCT)可使低溫條件多級AO深度處理組合工藝出水COD、TN和TP平均濃度達到:16、7.78和0.20 mg/L。在低C/N比條件下,工藝參數(shù)優(yōu)化可提高工藝對碳源的利用率,但仍無法滿足排放要求,通過投加碳源至C/N為5~6,組合工藝出水TN和TP低于10和0.3 mg/L。為揭示污染物去除機制,采用高通量測序手段解析了多級AO深度處理組合工藝微生物群落特性,結(jié)果表明,多級AO工藝中的A/O交替導(dǎo)致不同功能單元微生物群落豐度和代謝功能存在差異,但多樣性差異較小。微生物響應(yīng)結(jié)果發(fā)現(xiàn),進水分配比、混合液回流顯著影響厭氧區(qū)和缺氧區(qū)有機物降解和脫氮功能菌群豐度,低溫促使耐低溫菌群富集。采用填料強化多級AO工藝脫氮,提高了工藝好氧區(qū)脫氮菌豐度,脫氮代謝網(wǎng)絡(luò)中硝化作用競爭關(guān)系增強,進而提高TN的去除效率。在深度處理段,深床濾池中Blastocatellaceae_Subgroup_4和JG30-KF-CM45豐度為6~10%,其余群落豐度均在2~5%之間波動,濾池中部功能菌群的豐度高于濾池兩端。本研究為多級AO工藝的推廣和應(yīng)用提供理論和技術(shù)支撐。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

Ludzack-Ettinger脫氮工藝Fig.1-2Ludzack-Ettingernitrogenremovalprocess回流污泥剩余污泥

第 1 章 緒 論圖 1-2），該工藝在原 Wuhrmann 脫氮工藝的基礎(chǔ)上提出了利用進水碳源進行脫氮的前置反硝化工藝[3]22-23。該工藝即為應(yīng)用廣泛的 AO 工藝，沿襲至今，依然是脫氮核心工藝。該工藝進水進入缺氧區(qū)，原水的 NH4+-N 經(jīng)過缺氧區(qū)進入好氧區(qū)完成硝化過程，好氧區(qū)回流的 NO3--N 與原水中的有機物反應(yīng)進行反硝化，較 Wuhrmann 脫氮工藝相比具有較好的脫氮效率，但脫氮效果仍不徹底。Barnard 基于對 Wuhrmann 脫氮工藝和 Ludzack-Ettinger 脫氮工藝的研究，提出了兩者結(jié)合的 Bardenpho 脫氮工藝（見圖 1-3）。Barnard 認為在 Wuhrmann脫氮工藝連接與 Ludzack-Ettinger 脫氮工藝后，可徹底去除 Ludzack-Ettinger脫氮工藝不能去除的 NO3--N，并改進了工藝的結(jié)構(gòu)，置換了 Wuhrmann 脫氮工藝缺氧池和好氧池的順序，以高效去除第二段缺氧內(nèi)源代謝過程形成的NH4+-N 和有機氮[4]90。雖然該工藝可以提高原有兩個工藝的反硝化效率，但不能夠完全去除 NO3--N。混合液回流

較 Wuhrmann 脫氮工藝相比具有較好的脫氮效率，但脫氮效果仍不徹底。Barnard 基于對 Wuhrmann 脫氮工藝和 Ludzack-Ettinger 脫氮工藝的研究，提出了兩者結(jié)合的 Bardenpho 脫氮工藝（見圖 1-3）。Barnard 認為在 Wuhrmann脫氮工藝連接與 Ludzack-Ettinger 脫氮工藝后，可徹底去除 Ludzack-Ettinger脫氮工藝不能去除的 NO3--N，并改進了工藝的結(jié)構(gòu)，置換了 Wuhrmann 脫氮工藝缺氧池和好氧池的順序，以高效去除第二段缺氧內(nèi)源代謝過程形成的NH4+-N 和有機氮[4]90。雖然該工藝可以提高原有兩個工藝的反硝化效率，但不能夠完全去除 NO3--N。圖 1-3 Bardenpho 脫氮工藝Fig. 1-3 Bardenpho nitrogen removal process缺氧池 好氧池 沉淀池進水 出水回流污泥剩余污泥混合液回流缺氧池 好氧池進水 缺 氧 好 氧 沉 淀出水厭 氧缺 氧 好 氧
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 金鑫;金鵬康;孔茜;章佳昕;王曉昌;;污水廠二級出水溶解性有機物臭氧化特性研究[J];中國環(huán)境科學(xué);2015年10期

2 谷成國;;分段進水多級AO同步脫氮除磷工藝及應(yīng)用[J];環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟;2015年01期

3 孫月鵬;王火青;孫廣垠;吳光學(xué);管運濤;;不同污泥齡條件下多級AO工藝強化生物脫氮性能研究[J];水處理技術(shù);2014年10期

4 程靜;王寧;姜應(yīng)和;;混合液回流比對A~2/O工藝升級改造的影響[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2014年08期

5 李思敏;郝同;王若冰;唐鋒兵;程偉帥;;改良型A~2/O工藝在低溫不同污泥負荷下的運行研究[J];中國給水排水;2014年13期

6 張瑩;石萍;馬炯;;微小桿菌Exiguobacterium spp.及其環(huán)境應(yīng)用研究進展[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報;2013年05期

7 劉文如;丁玲玲;王建芳;沈耀良;;低C/N比條件下亞硝化顆粒污泥的培養(yǎng)及成因分析[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2013年08期

8 李思敏;杜國帥;唐鋒兵;;多點進水改良型復(fù)合A~2/O處理低C/N污水[J];化工學(xué)報;2013年10期

9 秦曉荃;胡灣;楊明;王秀蘅;;低溫下SRT對SMBR脫氮效果的影響研究[J];哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

10 王濤;孫媛;張妙月;涂茂;岳波;;投料氧化溝工藝除磷效能的正交試驗研究[J];水處理技術(shù);2012年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 李斯亮;A~2O工藝處理東北小城鎮(zhèn)污水的優(yōu)化運行及效能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 崔迪;寒區(qū)污水生化處理系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)與功能解析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

3 曹貴華;改良A~2/O分段進水工藝處理低C/N市政廢水的性能與優(yōu)化控制[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

4 劉可;KMnO_4與FeSO_4聯(lián)用去除水中磷的效能與機理[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 何嘉鵬;多點進水OAO工藝模擬城鎮(zhèn)生活污水處理的生物特性研究[D];鄭州大學(xué);2018年

2 張瑾;基于不同固體碳源生物反硝化性能及典型碳源生物膜特征研究[D];河北工程大學(xué);2018年

3 趙憲章;多級AO工藝處理低溫污水調(diào)控研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 史旋;硫自養(yǎng)/異養(yǎng)反硝化協(xié)同脫氮運行效能及作用機制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

5 杜振忠;多級A/O生物膜反應(yīng)器污泥減量與脫氮效能試驗研究[D];山東建筑大學(xué);2017年

6 史登峰;低溫條件下復(fù)合填料協(xié)同強化A/O-BAF脫氮除磷試驗研究[D];蘭州交通大學(xué);2017年

7 張曉飛;MAO-MBR工藝在市政污水提標改造中的應(yīng)用研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2017年

8 蔣士龍;多級AO組合工藝運行優(yōu)化與氮磷深度控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

9 張利朋;亞鐵離子活化過硫酸氫鉀復(fù)合鹽降解水溶液中酮洛芬的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

10 趙柯;植物—活性污泥系統(tǒng)低溫硝化效果強化研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

本文編號：2843151