双污泥—诱导结晶工艺处理生活污水特性及工艺优化研究

【摘要】：双污泥反硝化除磷系统,有效解决了传统脱氮除磷工艺中单一污泥体系所造成的泥龄矛盾、碳源和溶解氧竞争等多种问题。诱导结晶工艺可高效回收污水中的磷资源,产物纯度高、易分离,可直接用于工业生产。为此,本研究将反硝化聚磷理论和诱导结晶理论相结合,旨在得到高品质磷回收产物的同时降低生物除磷负荷,在低碳源、低能耗条件下取得稳定的脱氮除磷效果和较高的磷回收率,实现环境和经济双重效益。污泥的成功富集培养是系统稳定运行的前提,硝化污泥经过近35d的驯化,氨氮的去除率由16.30%逐渐上升并稳定在99%以上,平均硝化速率为2.10mgN/(gMLSS·h)。反硝化聚磷污泥经过先厌氧/好氧(20d),后厌氧/缺氧/好氧模式(60d)驯化,缺氧聚磷量占总聚磷量达到97.5%以上。批次实验结果证实,未经强化培养的好氧聚磷菌已具有一定的反硝化聚磷能力。相较于胞外碳源,微生物以内碳源进行反硝化和聚磷的速率最快,达到7.41mgN/(gMLSS·h),为3.63 mgP/(gMLSS·h)。在氮磷比不同的人工配水以及生活污水为进水条件下,对比考察A2N-SBR (Anaerobic Anoxic/Nitrification·SBR)、A2N-IC-SBR (Anaerobic Anoxic/Nitrification/ Induced Crystallization-SBR)及A2N-IC2-SBR (Anaerobic-Anoxic/Nitrification/ Secondary Induced Crystallization-SBR)工艺的脱氮除磷稳定性及磷回收效果。结果表明在进水COD为117～267mg/L、氨氮为16-39mg/L、TP为2～16mg/L的范围内,三组工艺对COD、氨氮和总氮的去除效果基本相同,平均去除率分别在89%、94%和83%左右,氮磷比的降低以及化学除磷的增加并没有对反硝聚磷菌吸收有机物和脱氮作用产生显著影响。A2N-IC-SBR和A2N-IC2-SBR的除磷效果和稳定性优于A2N-SBR。通过增加两级诱导结晶柱,结晶磷回收率、化学除磷量占总除磷量的比例分别上升至82%-90%和25%-27%,聚磷量/释磷量显著下降,生物除磷负荷得以减轻。然而在处理实际生活污水时,一级诱导结晶柱的磷回收率较人工配水时下降了约20%,波动性更加明显,而二级结晶总回收率仍可达80%左右,体现了多级诱导在磷资源回收中的优势。在进水磷浓度为20mg/L条件下,粒径较小的晶种(100～150目)在适宜曝气量下(250L/h)可取得较好磷回收效果,回收率和均相结晶率为64.53%和3.45%。进水中含有的碱度,有利于曝气提升pH值和羟基磷酸钙的结晶回收。曝气提升厌氧和硝化上清液的pH值,证实两者初始pH、pH提升速率以及最终pH值差距不大,但硝化上清液更加清澈,因此将诱导结晶柱串联于硝化池后具有可行性。对改进位置后的结晶反应器进行投药量优化实验,结果表明,[Ca2+]/[P043--P]摩尔比为2：1-3：1回收效果较好。工艺改进后,一级诱导结晶单元达到67.5%的磷回收效率。然而,优化后的工艺对二级诱导结晶柱的磷回收率改善并不明显,总回收率与优化前相接近,为78.0%左右。在缺氧段后增加短时曝气,有助于进一步提高系统对磷和氨氮的处理效果,同时在后置曝气阶段还可能发生一定量的同步硝化反硝化作用,具有一定的总氮去除效果。而延长后置曝气段HRT可能会引起系统内微生物种群的变化,不利于反硝化聚磷菌保持良好的的厌氧释磷,缺氧聚磷和好氧聚磷性能。在保证系统脱氮除磷效果的前提下,宜保持较短的后置曝气时间,在本实验条件下,宜采取0.5-1h。 【关键词】：双污泥 诱导结晶 反硝化除磷 磷回收率 后置曝气
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 缩略词列表7-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题背景12-13
• 1.2 传统生物脱氮除磷理论13-14
• 1.2.1 传统生物脱氮理论13-14
• 1.2.2 传统生物除磷理论14
• 1.3 传统生物脱氮除磷工艺14-16
• 1.3.1 A~2O工艺及其改进14-15
• 1.3.2 氧化沟工艺及其改进15-16
• 1.3.3 SBR工艺及其改进16
• 1.4 传统生物脱氮除磷工艺存在的问题16-18
• 第二章 理论原理及技术基础18-26
• 2.1 反硝化除磷技术18-23
• 2.1.1 反硝化除磷理论18
• 2.1.2 双污泥系统工艺18-21
• 2.1.3 双污泥系统的影响因素21-23
• 2.2 结晶法磷回收技术23-26
• 2.2.1 结晶法磷回收原理23-25
• 2.2.2 结晶法磷回收工艺25
• 2.2.3 HAP诱导结晶技术研究进展25-26
• 第三章 研究方法与装置26-32
• 3.1 研究装置26-27
• 3.1.1 污泥培养装置26
• 3.1.2 A_2N-SBR装置26-27
• 3.1.3 诱导结晶装置27
• 3.2 装置运行流程27-29
• 3.3 研究用水水质29
• 3.4 实验分析项目与检测方法29-30
• 3.5 研究目的30
• 3.6 研究内容30-32
• 第四章 污泥培养及其脱氮除磷特性研究32-46
• 4.1 硝化污泥富集培养32-33
• 4.1.1 硝化污泥富集培养方案32
• 4.1.2 硝化污泥富集培养特性32-33
• 4.2 反硝化聚磷污泥富集培养33-38
• 4.2.1 反硝化聚磷污泥富集培养方案33-34
• 4.2.2 好氧聚磷菌的培养34-36
• 4.2.3 反硝化聚磷污泥的富集培养36-38
• 4.3 污泥脱氮除磷特性研究38-44
• 4.3.1 好氧聚磷菌的脱氮除磷特性38-40
• 4.3.2 反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性40-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第五章 双污泥-诱导结晶工艺处理生活污水特性46-58
• 5.1 研究目的46
• 5.2 进水氮磷比对系统强化脱氮除磷影响46-51
• 5.2.1 研究方案46-47
• 5.2.2 对COD去除的影响47
• 5.2.3 对氮去除率的影响47-49
• 5.2.4 对TP去除率的影响49-51
• 5.3 双污泥-诱导结晶工艺处理实际生活污水51-56
• 5.3.1 研究方案51
• 5.3.2 COD去除效果51-52
• 5.3.3 除磷效果52-53
• 5.3.4 脱氮效果53-56
• 5.4 本章小结56-58
• 第六章 双污泥-诱导结晶工艺优化研究58-70
• 6.1 研究目的58
• 6.2 诱导结晶单元优化研究58-61
• 6.2.1 研究方案58
• 6.2.2 曝气量、晶种粒径对诱导结晶磷回收的影响58-60
• 6.2.3 进水碱度对诱导结晶磷回收的影响60-61
• 6.3 诱导结晶柱位置优化研究61-65
• 6.3.1 研究方案61-62
• 6.3.2 结晶柱位置改变的可行性62-63
• 6.3.3 诱导结晶柱投药量优化63-64
• 6.3.4 双污泥-诱导结晶优化工艺处理生活污水实验64-65
• 6.4 后置曝气段优化实验65-69
• 6.4.1 研究方案65-66
• 6.4.2 对系统脱氮除磷效果的影响66-67
• 6.4.3 对污泥脱氮除磷性能的影响67-68
• 6.4.4 后置曝气HRT的选择68-69
• 6.5 本章小结69-70
• 第七章 总结与展望70-73
• 7.1 总结70-72
• 7.1.1 污泥培养及其脱氮除磷特性研究70
• 7.1.2 双污泥-诱导结晶工艺处理生活污水70-71
• 7.1.3 双污泥-诱导结晶工艺优化研究71-72
• 7.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-82
• 作者简介82

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