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《中国矿业大学》 2010年
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A-(O/A)~n-SMBR工艺强化城市污水反硝化除磷的试验研究

张传义  
【摘要】:随着我国水体富营养化问题的日趋严重,以及新的城市污水排放标准(GB18918-2002)的实施,研发经济高效稳定的城市污水(特别是低碳源污水)除磷脱氮技术,以提高城市污水的除磷脱氮效能、防治水体的富营养化,就成为环境工程领域的研究热点之一。 本文采用序批式式膜生物反应器(SMBR),通过对影响系统运行效能的关键技术参数进行优化,强化SMBR工艺的反硝化除磷性能,实现低碳源污水同步脱氮除磷的目的。主要考察了系统在不同操作条件(SRT、交替好氧/缺氧时间和溶解氧)下的污染物去除效能、污泥特性、膜污染及其控制等指标,取得主要研究结论如下:以A/O模式运行的SMBR(T=3h)在不同SRT条件下研究结果表明:当SRT在20d~40d范围时,系统对COD、NH3-N和TN去除效率影响较小,相应的平均去除率分别为92.95、96.81%和71.94%;而对TP去除影响较大,当SRT为20~30d,可达到80%以上的TP去除效率,当SRT增加到40d时,除磷率仅有66.8%;而污泥含磷率和反硝化除磷菌比例随着SRT的增大而增加。 通过对“O”段改良形成的厌氧-交替好氧/缺氧-序批式膜生物反应器(A-(O/A)n-SMBR) (T=3h)工艺具有良好的运行效能:当交替时间分别为30/30min、15/15min、10/10min和5/5min时,相应的COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为92.97~94.82%、91.9~97.8%、86.57~90.13%和88.68%~94.86%,对应的DPAOs比例和污泥产率分别为32.18%、41.75%、53.63%及50.06%和0.45、0.33、0.27及0.29 kgVSS/kgCOD。其中交替好氧/缺氧的运行方式实现了多级硝化/反硝化(除磷)交替进行,是强化污染物的去除效能和提高反硝化除磷性能并引起污泥产率下降的主要原因。 通过控制溶解氧(DO)强化A-(O/A)n-SMBR处理低碳源污水反硝化除磷性能的研究表明:控制较低的DO水平,在交替好氧/缺氧中实现了NO2-的积累和以NO2-为电子受体的反硝化除磷过程,当DO在0.5~0.8mg/L时,20mg/L的NO2--N未对缺氧反硝化吸磷产生明显的抑制作用。DO的变化对PAOs的构成有较大影响,当DO从2.0~2.5mg/L下降至0.5~0.8mg/L时,系统中DPAOs(PONn、PON和POn)比例从40.30%提高到75.10%,而好氧PAOs(PO)比例则从59.70%下降至24.9%。 膜污染清洗的试验结果表明:控制?TMP≤30kPa下的“氧化剂(3‰NaClO)+盐酸(pH=1~2)”交替在线化学清洗模式对膜过滤性能恢复良好;SEM分析发现,NaClO对凝胶层的去除效果较好, HCl可有效去除钙、镁、铝等无机离子形成的垢粒;粒度分析表明,小粒子特别是小于10μm的粒子对膜污染的贡献最大,且膜污染阻力构成中,泥饼层、有机凝胶层和无机垢层分别占60%~70%、20~30%和5~10%。 基于Monod方程,建立了A-(O/A)n-SMBR工艺的污染物去除动力学方程,求出了针对不同污染物的动力学参数(Ks,vmax),并通过Matlab程序软件对动力学方程进行数值求解,同时利用SPSS软件进行相关性分析,结果表明所建立的动力学方程能够较好地模拟系统的处理效能。 该论文有图82幅,表33个,参考文献175篇。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X703.1

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