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低溶解氧环境A/O工艺和SBR工艺生物脱氮除磷试验研究

胡玉琴  
【摘要】: 随着水体富营养化趋势的加剧,氮、磷等植物营养素的去除已成为城市污水处理厂的重要任务。同时硝化反硝化(SND)是近年研究的具有实用价值的新型生物脱氮工艺,它既可以节约碳源,又利于脱氮的进行,可以认为是一种低碳源、低能耗的污水处理技术。大量研究表明低溶解氧环境可以促进SND过程的发生并提高脱氮效率。但是,低溶解氧状态下的生物除磷性能却鲜有报道,从而限制了该技术的应用。 为此,本试验选择A/O工艺和SBR工艺分别作为连续流系统和间歇流系统的代表工艺,对低溶解氧系统的生物脱氮除磷效果进行研究。论文从节能和满足实际运行处理的角度出发,对比A/O工艺和SBR工艺在低溶解氧条件下对城市污水的脱氮除磷效果,寻求一种经济节能的污水处理系统。并从系统运行稳定性、污泥沉降性等几个方面进行了对比分析,结果表明: ①厌氧(缺氧)时间、DO浓度、水力停留时间及污泥龄对A/O工艺和SBR工艺COD去除效果影响不大,在各种条件下COD去除率都在90%左右。 ②厌氧(缺氧)时间影响生物除磷效果。在A/O工艺和SBR工艺中,2小时的厌氧(缺氧)时间可以满足除磷的需要,获得良好的除磷效果。 ③DO浓度影响生物脱氮除磷效果。在本试验DO浓度范围内,A/O工艺和SBR工艺在低溶解氧池(段)都发生了明显的同时硝化反硝化脱氮。在A/O系统中,总氮去除率随着溶解氧的降低而升高,当DO浓度为0.5mg/L时同时硝化反硝化比较显著,SND脱氮率为23.9%,总氮去除率为63.8%。在SBR系统中,曝气段平均DO浓度为0.7mg/L时,同时硝化反硝化脱氮率最高,为32.3%,总氮去除率可以达到74.5%。总体来说,A/O系统的TP去除率较低,出水不能达标;SBR系统的除磷效果较好,当曝气段平均DO浓度为0.7mg/L时,除磷效果最好。长期试验结果进一步表明,SBR系统曝气结束前DO浓度升高到2mg/L以上是保证SBR系统磷完全吸收的基本条件。 ④水力停留(周期运行)时间对氨氮去除效果的影响很明显。随着水力停留(周期运行)时间的增加,A/O工艺和SBR工艺氨氮去除率有很大幅度的提高。水力停留时间越长,两工艺脱氮效果越好,但A/O系统水力停留时间超过9h时、SBR系统周期反应时间大于8h时,随着时间的增加总氮去除率增加很少。A/O系统水力停留时间为9h时,除磷效果较好,但不能实现达标排放,SBR系统周期反应时间为8h时,除磷效果好,平均出水TP浓度为0.5mg/L。因此,为了获得良好的除磷脱氮效果,建议采用SBR工艺。 ⑤SRT对A/O系统和SBR系统氨氮、总氮和TP去除效果的影响是一致的。氨氮和总氮去除率随SRT的增加而提高,但污泥龄过长对除磷不利,较为适宜的污泥龄为20d。 ⑥在低DO条件下运行时,A/O工艺SVI值较高,一直处于150~200范围内,冬季低温运行易发生污泥膨胀;SBR系统污泥沉降性良好,SVI在100~150范围内且没有增加的趋势,处理效果稳定。 ⑦无论在技术经济性能、运行稳定性能方面,还是综合脱氮除磷效果方面,SBR工艺均优于A/O工艺。研究结果表明,在SBR系统中,当厌氧释磷时间为2h、平均DO=0.7mg/L、周期反应时间为8h、SRT=20d时,成功地实现了低溶解氧SND脱氮和低氧除磷的结合,获得了良好的同时硝化反硝化效果和生物除磷效果。


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