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改良A~2/O碳源分流比及外加黄水补充碳源可行性研究

余灿  
【摘要】:目前A2/O工艺在城市污水处理厂中得到了广泛利用,但其本身存在着一个固有缺欠:聚磷菌、硝化菌和反硝化菌在碳源、泥龄以及有机负荷上存在着竞争和矛盾,在同一个系统中很难同时实现氮、磷的高效去除。因此,为了更好地缓解A2/O工艺的固有矛盾,提高脱氮除磷效率,本课题以实际城市污水为碳源的A2/O中试系统为基础,围绕碳源这个可调因子,分别从碳源分流(工艺改进)和外加碳源两个方面研究实现同时脱氮除磷的最佳调控方式,为污水处理厂升级改造提供技术支撑。 在碳源分流方面,优先、充分利用原有进水碳源,提出改良型A2/O工艺(A-A2/O工艺),试验表明选择池可有效去除回流污泥中的硝酸盐,并且当选择池进水比例Rpre-an在10%-20%内变化时,选择池对N03-的平均去除率随着Rpre-an的增大而递增;在一定程度上选择池的设置使厌氧池的功能由原有的脱氮和释磷功效转变为以释磷为主。同时,在不同进水比例条件下,A-A2/O工艺对COD、NH3-N的去除均非常稳定,受不同进水比例Rpre-an影响较小。在Rpre-an为10%、15%和20%的工况下,中试出水TN平均值分别为12.63mg/L、14.69mg/L和12.04mg/L,去除率为53.1%、57.1%和51.3%,不同的进水比例只改变选择段及厌氧段对TN的去除百分比,对整个系统的脱氮率影响较小。不同进水比例对TP去除效果影响较大,进水比例Rpre-an越大,厌氧释磷效果越明显;在三个工况中均发生缺氧段的反硝化除磷现象,系统除磷性能(吸磷/释磷比值)在Rpre-an为15%时达到最大值1.38,高于传统生物除磷系统的理论值1.20。综合来看,中试系统较合适的选择池进水比例Rpre-an应为15%,在此进水比例条件下,中试系统可实现比较稳定、高效的脱氮除磷性能。 另外,在A-A2/O工艺运行期间,一段时期进水COD明显升高,平均进水COD达到649.8mg/L,系统处于高负荷状态。由于曝气系统、工艺状况等自身的局限性,在高负荷状态下系统脱氮性能不佳,硝化反应受到抑制,硝化速率为0.0111gNH3-N/gVSS·d,仅为正常状态下的1/3,出水NH3-N、TN急剧升高,且在好氧段发生了同步硝化反硝化现象;系统除磷性能良好,出水TP达到一级A标准,进水COD浓度较高为厌氧释磷提供充足碳源,有利于除磷。 在外加碳源方面,增加系统的可利用碳源,通过A/O工艺中试,探讨黄水作为外加碳源的可行性。研究发现,黄水作为白酒生产的副产物,含有丰富的有机酸、醇类、脂类,易生物降解有机物含量高,在增大系统可利用碳源的同时不会增加系统氮、磷负荷,是一种优质的外加碳源。在投加黄水的冬季A/O工艺中,黄水的投加量对A/O工艺的脱氮效果影响较大,在投加黄水前后,系统硝化效果良好,出水NH3-N均能达到GB18918-2002的一级A标准,且黄水投加量的多少对硝化进程无明显影响,NH3-N的去除主要集中在好氧段前端;同时,黄水的投加增加了反硝化可利用碳源,系统TN去除率和缺氧段反硝化速率随着黄水投加量的增加而提高,在黄水投加量为100mg/L的情况下系统出水TN值为6.41mg/L;以黄水作为外加碳源时的COD消耗速率明显小于未投加黄水时的耗碳速率,中试系统对碳源的利用率提高;好氧区存在着明显的TN损失现象,10.2%的TN在好氧区被去除,可能发生了同步硝化反硝化反应。


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