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中试氧化沟间歇曝气脱氮规律及控制策略研究

岳波  
【摘要】:随着对三峡库区水环境保护要求的提高,库区污水厂均面临功能提升改造的任务,使其处理出水优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。本课题以重庆市长寿污水厂为对象,开展库区城市污水处理厂氧化沟工艺的低成本升级改造技术研究与示范,实现三峡库区城市污水处理厂低成本技术改造。 本论文主要针对氧化沟工艺曝气问题开展实验研究,通过对氧化沟间歇曝气方式的研究,探讨间歇过程生物脱氮规律及各氮指标变化规律,以确定最佳曝气设备开停时间比;同时研究了倒伞+鼓风联合曝气下氧化沟脱氮规律。曝气精确控制试验研究中,探讨了ORP作为氧化沟同步硝化反硝化过程控制参数的可行性及实用性,并利用其与水质指标NH4+-N/NO3--N存在的相关关系,结合NH4+-N在线传感器提出了间歇曝气的精确溶解氧控制流程。 连续流间歇曝气研究表明:不同曝气-停曝时间下出水TN范围不同,其主要与曝气/停曝时间有关;曝气时间过长可能导致细胞内碳源消耗过量而使反硝化因缺乏电子供体受影响,停曝阶段持续过长又可能使NH4+-N积累过多而超标。曝气1.5h,停曝2h时,出水TN和NH4+-N较好的满足一级B排放标准,该模式辅助适当的曝气控制策略可保证出水水质和节省能耗。 联合曝气以改变鼓风的开停时间来进行倒伞+鼓风的间歇曝气研究,试验研究表明:倒伞转速是决定系统溶氧环境的关键参数,其总体上决定了系统脱氮效果;当单靠倒伞曝气便能供给生物反应所需的溶解氧时,鼓风加入对系统DO改变的贡献并不随加入时间延长而增多,故此时鼓风曝气的开启应根据实际需要而定,适时关闭鼓风可节省能耗。 氧化沟精确曝气控制研究中,对生物脱氮过程同步硝化反硝化(SND)进行了探讨,得出了ORP可作为氧化沟SND控制参数。ORP值可反映SND进行的过程及程度,ORP在-22mv以下,硝化不充分,出水中的TN中71%以上为NH4+-N;ORP在29mv以上时,出水中的总无机氮(TIN)中85%以上为NOx-N;ORP在-13mv~18mv,NH4+-N和NOx-N的含量均比较低,SND效率较高。 氧化沟中log(NOx-N/NH4+-N与ORP有着较好的相关性,关系式为:lg(NH4+-N/NOx-N)=-0.017x-0.095,相关系数为0.987。利用以上关系式并结合NH4+-N在线传感器提出了间歇曝气的精确溶解氧控制流程。 因此,本论文对间歇曝气的脱氮规律及精确控制流程的研究结果对污水处理厂的曝气改造及优化运行具有一定的现实意义,能为库区污水厂开展低成本升级改造提供理论依据与技术指导。


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