A/O+SNAD工艺处理生活污水的研究

【摘要】：过多N、P营养物质排入水体除会引起富营养化等环境问题外,还会严重威胁人类健康,为此我国加强了对污水N、P的排放标准。因此,研究开发高效节能的生物脱氮除磷工艺已经成为当今研究者高度关注的焦点。传统的生物脱氮除磷一般是在同一个污泥系统中实现,由于需要大量曝气、额外投加有机碳源及脱氮与除磷菌群间的竞争,造成脱氮除磷效果不稳定、能耗高、运行操作费用高昂。若将N、P分段独立去除,并分别控制在适宜的条件下运行,将有益于N、P的高效去除。本课题采用A/O生物除磷与SNAD脱氮工艺联用将N、P在不同处理单元分别去除,以达到高效去除N、P的目的。A/O生物除磷单元,通过调控好氧池内溶解氧,控制好氧池内丝状菌微膨胀条件,利用聚磷菌(PAOs)去除P和COD,而不发生硝化反应,为后续脱氮提供有利条件;SNAD工艺单元,利用亚硝化菌、厌氧氨氧化菌及反硝化菌的协同作用实现N和COD的同步去除。SNAD工艺单元,进水COD很低,本工艺脱氮主要是利用厌氧氨氧化反应的自养脱氮过程。与传统生物脱氮除磷工艺相比,本工艺具有无需额外投加有机碳源、节省耗氧量、脱氮除磷效率高等优点。本实验工艺运行总体包括三个阶段。第一阶段为A/O生物除磷反应器的启动及影响因素研究。主要研究结果如下:(1)启动及运行效果。以实际生活污水为原水,控制进水温度(25±2)℃,p H6.8~7.4,DO 1.2~1.7 mg/L的条件下,经过130d的驯化培养,成功启动A/O生物除磷反应器。在反应器稳定运行阶段,出水COD和TP的平均浓度分别为43 mg/L与0.3mg/L,平均去除率分别为84%与92%。(2)不同DO的影响。当DO在0.5~1.0 mg/L,SVI值为180~230 m L/g,反应器存在丝状菌微膨胀,丰富的PAOs能缓解由低DO引起的污泥沉降性能的降低,而不影响出水水质,其TP和COD的去除率高达94%与82%;当DO高于2.0 mg/L时,A/O反应器出水NO2--N浓度偏高,PAOs受到抑制,致TP的去除率偏低。第二阶段:SNAD反应器的启动及影响因素研究。主要研究结果如下:(1)启动及运行效果。以人工配水为原水,控制水温为(30±1)℃,p H 7.3~7.5,氨氮36~64 mg/L,无机碳(Na HCO3)10~15 mg/L。SNAD反应器的启动分为两部分:第一部分是折流板生物膜自养脱氮反应器的启动。经过112d的驯化培养,成功启动折流板生物膜自养脱氮反应器。反应器稳定运行阶段,出水NH4+-N和TN的平均浓度为2.76 mg/L与11.51 mg/L,平均去除率分别达到94%与77%,反应器氮负荷达到0.23 kg/m3·d。第二部分是SNAD反应器的正式启动。进水投加COD,控制COD浓度为43~60mg/L,经过182d的培养,SNAD反应器成功启动。反应器成功启动后,NH4+-N、TN和COD的平均去除率分别达到97%、85%及74%。(2)不同C/N比的影响。当C/N比小于2时,对厌氧氨氧化反应没有明显影响,能在一个反应器中实现亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮。当C/N比大于2时,由于在COD浓度较高时,反硝化菌的快速增长抑制了厌氧氨氧化菌的活性,致脱氮效果下降。第三阶段:将成功启动并稳定运行的A/O生物除磷反应器与折流板SNAD反应器联用处理实际生活污水的实验研究。(1)A/O+SNAD工艺联用。在进水TP、TN和COD的平均浓度分别为4.3mg/L、51 mg/L与306 mg/L的条件下,出水TP、TN与COD的平均浓度分别为0.14mg/L、8.14 mg/L及16.19 mg/L,其平均去除率分别为97%、84%与94%。(2)不同进水NH4+-N浓度的影响。进水NH4+-N浓度由30 mg/L逐步提升至100mg/L,对A/O+SNAD工艺除磷和COD没有明显影响,TP和COD的平均去除率分别为94%和91%。当NH4+-N浓度为30 mg/L时,NH4+-N的去除率几乎达到100%,TN的去除率达到87%;当NH4+-N浓度提升至100 mg/L时,NH4+-N和TN的去除率分别下降至78%和73%。 【关键词】：A/O SNAD 启动 实际生活污水 DO
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 研究背景12
• 1.2 水体中氮、磷的来源及危害12-14
• 1.2.1 水体中氮元素的来源及危害12-14
• 1.2.2 水体中磷元素的来源及危害14
• 1.3 污水生物脱氮除磷原理14-17
• 1.3.1 污水生物脱氮原理14-15
• 1.3.2 生物除磷原理15-17
• 1.4 传统生物脱氮除磷工艺17-20
• 1.5 新型生物脱氮除磷工艺20-24
• 1.6 课题研究目的与内容24-26
• 第二章 实验材料与方法26-30
• 2.1 试验装置26-27
• 2.2 实验主要设备和仪器27-28
• 2.3 主要分析项目和分析监测方法28-30
• 第三章 A/O生物除磷反应器的启动及影响因素研究30-42
• 3.1 接种污泥和实验原水30-31
• 3.1.1 接种污泥30
• 3.1.2 实验原水30-31
• 3.2 实验装置31
• 3.3 A/O生物除磷反应器的启动31-35
• 3.3.1 实验方案31
• 3.3.2 A/O生物除磷反应器启动阶段TP的去除特性31-32
• 3.3.3 A/O生物除磷反应器启动阶段COD的去除特性32-33
• 3.3.4 A/O生物除磷反应器启动阶段NH_4~+ -N的去除特性33-34
• 3.3.5 A/O生物除磷反应器稳定运行阶段各污染物沿程变化规律34-35
• 3.4 DO对A/O生物除磷反应器的影响35-40
• 3.4.1 实验方案35-36
• 3.4.2 DO对A/O生物除磷反应器污泥稳定性的影响36-37
• 3.4.3 DO对A/O生物除磷反应器COD去除的影响37-38
• 3.4.4 DO对A/O生物除磷反应器TP去除的影响38-39
• 3.4.5 DO对A/O生物除磷反应器中N素去除的影响39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 3.5.1 A/O生物除磷反应器启动小结40
• 3.5.2 DO对A/O生物除磷反应器的影响小结40-42
• 第四章 SNAD反应器启动特性及影响因素研究42-56
• 4.1 实验装置43
• 4.2 接种污泥与实验原水43
• 4.3 实验方案43-44
• 4.4 SNAD反应器的启动44-48
• 4.4.1 自养脱氮反应器启动阶段氮的去除特性44-46
• 4.4.2 自养脱氮反应器沿程氮素及p H的变化规律46-48
• 4.5 SNAD反应器启动特性研究48-51
• 4.5.1 SNAD反应器启动阶段氮的去除特性48-49
• 4.5.2 SNAD反应器启动阶段COD的去除特性49-50
• 4.5.3 SNAD反应器沿程氮和COD变化规律50-51
• 4.6 不同C/N比对SNAD反应器的影响51-54
• 4.7 本章小结54-56
• 4.7.1 SNAD反应器的启动小结54
• 4.7.2 不同C/N比对SNAD反应器的效果小结54-56
• 第五章 A/O+SNAD工艺联用处理生活污水的实验研究56-70
• 5.1 实验装置57
• 5.2 实验用水57
• 5.3 实验方法57-58
• 5.4 A/O+SNAD工艺联用处理实际生活污水的研究58-65
• 5.4.1 工艺流程及控制策略58
• 5.4.2 A/O反应器中丝状菌微膨胀的稳定性58-59
• 5.4.3 A/O +SAND工艺对COD的去除特性59-61
• 5.4.4 A/O +SAND工艺对TP的去除特性61-62
• 5.4.5 A/O +SAND工艺对N的去除特性62-65
• 5.5 进水NH_4~+ -N浓度对A/O+SNAD工艺脱氮除磷特性的影响65-68
• 5.5.1 进水NH_4~+ -N浓度对A/O+SNAD工艺COD去除的影响65-66
• 5.5.2 进水NH_4~+ -N浓度对A/O+SNAD工艺TP去除的影响66-67
• 5.5.3 进水NH_4~+ -N浓度对A/O+SNAD工艺NH_4~+ -N去除的影响67-68
• 5.6 本章小结68-70
• 5.6.1 A/O+SAND工艺处理生活污水的小结68
• 5.6.2 进水NH_4~+ -N浓度对A/O+SNAD工艺的影响小结68-70
• 第六章 结论与建议70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 建议71-72
• 参考文献72-80
• 致谢80-82
• 攻读学位期间发表的学术论文82-83

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