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生物脱氮除磷与BNR系统污泥膨胀的关系及其控制研究

作　者: 陈光秀
导　师: 袁林江
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 活性污泥污泥膨胀生物脱氮生物除磷丝状菌 SBR 基质
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

活性污泥工艺一直占据污水处理的核心地位,然而由于污泥膨胀导致的泥水难以分离使处理不达标、甚至系统容易崩溃等,严重困扰着活性污泥工艺的运行。防止污泥膨胀一直是活性污泥工艺运行控制的重点。污泥膨胀不仅在传统的活性污泥运行工艺(CAS系统)中发生,也在脱氮除磷工艺(BNR系统)运行中经常出现。由于目前脱氮除磷工艺已经广泛应用于我国城市污水处理实践中,脱氮除磷工艺中具有一些与CAS系统不同的特征,因此CAS系统污泥膨胀机理及控制措施难以适用于BNR系统。国内外对于BNR系统中污泥沉降特性的研究尚不多、也不够深入。因此迫切需要探明脱氮除磷中这种交替环境对污泥沉降性的影响,并提出控制污泥膨胀的对策。本试验(1)采取两套分别以醋酸钠(1~#)和淀粉(2~#)为碳源平行运行的SBR反应器,研究了反应总时间为480min、进水COD浓度为400mg/l下,三种缺氧和好氧时间配比模式(45min:325min、144min:226min和76min:294 min)和三种不同硝氮浓度(112、45.67和26.61mg/l)下,污泥沉降性能的变化;(2)在不同厌氧/好氧时间配比(1:8.3(30:260min),1:1.42(120:170min),1:0.81(160:130min)),在以醋酸盐(1~#)和淀粉(2~#)为基质的两个SBR反应器中研究了污泥的沉降性变化;(3)在固定厌氧/好氧水力停留时间为1:1.42(120:170min),1~#反应器以醋酸钠为基质下,研究了不同COD/P配比(40/1(400:10),20/1(400:20),10/1(400:40 mg/l))和不同COD浓度(180,250,400,550mg/l),以及不同VFAs配比(丙酸盐:醋酸盐1:0(350:0),1:1(175:175),1:3(87:263 mg/l))下SBR反应器中的污泥沉淀性能;(4)在2~#反应器考察了原水基质依次为葡萄糖,葡萄糖和醋酸钠,淀粉和葡萄糖,淀粉和醋酸钠时污泥沉降性变化,以及磷为限制条件下交替环境中污泥的沉降性。考察了BNR系统在不同环境条件下污泥膨胀情况,探讨了BNR系统污泥膨胀机理并提出了控制措施。本试验研究结果表明:(1)以淀粉为碳源的2~#反应器在缺氧段基本不发生反硝化脱氮作用,但在好氧段磷浓度有明显的降低。伴随着磷去除,系统内污泥浓度明显增加。试验结果表明这种缺氧-好氧交替环境下发生的磷去除是一种生物作用的结果,初步判定为一种新型生物除磷现象。(2)在缺氧/好氧交替脱氮系统中,低C/N比(400:112mg/l)导致污泥膨胀。对污泥膨胀的“缺氧代谢抑制”作用不明显,并且不同缺氧-好氧时间的组合对污泥膨胀的发生没有太大影响;硝氮浓度降低至45.67 mg/l后,1~#反应器脱氮效果和污泥的沉降性有所改善;硝氮浓度降低至26.61 mg/l后,COD未被彻底氧化完,发生污泥膨胀;以淀粉为基质的2~#反应器,污泥的沉降性要优于1~#,表明原水中大分子基质较易利用的小分子基质能更好地防止缺氧/好氧交替环境下引发的污泥膨胀。(3)在厌氧/好氧交替除磷系统中,基质浓度梯度大于92mg/l,并且厌氧期结束后水中残留15～22mg/l的COD,没有污泥膨胀现象发生。相对葡萄糖和醋酸钠等可溶性的中小分子基质,大分子基质淀粉更容易引起污泥膨胀。供给小分子基质时,厌氧反应结束时反应器的SVI值略低于好氧完毕时。供给大分子基质时,厌氧反应结束时反应器的SVI值略大于好氧完毕时。当供给小分子和大分子混合基质时,厌氧反应结束时反应器的SVI值和好氧完毕时基本一样;“对磷的去除→提高污泥无机分含量→增加污泥比重”这条途径不会改善污泥的沉降性。因此提高系统除磷效果,并不能实现改善污泥沉降性的目的;过高的负荷或过低负荷都没能引发污泥膨胀;设定磷为受限制营养条件下([P]≤2mg/L),反应器污泥沉降性很好,没有出现高粘性污泥膨胀。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1. 绪论  9-54
  1.1 课题研究的背景  9-39
    1.1.1 传统活性污泥运行工艺中(CAS)污泥膨胀的研究  10-23
    1.1.2 脱氮除磷系统中(BNR)污泥膨胀的研究  23-39
  1.2 国内外研究现状及进展  39-48
  1.3 国内外研究不足  48-50
  1.4 课题研究的主要内容  50-51
  1.5 课题研究的意义和创新点  51-54
    1.5.1 课题研究的意义  51-52
    1.5.2 本课题的创新点  52-54
2. 试验材料与方法  54-57
  2.1 接种污泥和试验用水  54-55
  2.2 分析项目及测定方法  55
  2.3 试验方案  55-57
    2.3.1 SBR脱氮系统中污泥沉降性研究的试验方案  55-56
    2.3.2 SBR除磷系统中污泥沉降性研究的试验方案  56-57
3. SBR脱氮系统中污泥沉降特性的研究  57-72
  3.1 试验目的  57
  3.2 试验装置  57-58
  3.3 试验控制条件  58-68
    3.3.1 不同缺氧/好氧时间配比对SBR脱氮系统中污泥沉降特性的影响  58-64
    3.3.2 不同C/N比下对SBR脱氮系统中污泥沉降特性的研究  64-68
  3.4 结果分析与讨论  68-71
  3.5 本章结论  71-72
4. SBR脱氮系统中无厌氧释磷的生物除磷研究  72-92
  4.1 无厌氧释磷的生物除磷现象  72-79
  4.2 无厌氧释磷的生物除磷机理探索  79-89
    4.2.1 控制条件  79-88
    4.2.2 生物脱氮系统中无厌氧释磷的生物除磷的现实意义  88-89
  4.3 结果分析与讨论  89-91
  4.4 本章结论  91-92
5. SBR除磷系统中污泥沉降特性的研究  92-150
  5.1 试验目的  92
  5.2 试验控制条件  92-137
    5.2.1 厌氧/好氧时间比对SBR除磷系统中污泥沉降特性的影响  92-107
    5.2.2 不同C/P比下污泥沉降特性的比较  107-112
    5.2.3 不同原水基质类型下污泥沉降特性的比较  112-121
    5.2.4 不同原水COD浓度下污泥沉降特性的比较  121-127
    5.2.5 不同醋酸盐与丙酸盐比例污泥沉降特性的比较  127-132
    5.2.6 以磷为受限条件污泥的沉降特性  132-137
  5.3 污泥膨胀的控制  137-139
  5.4 结果分析与讨论  139-148
  5.5 本章结论  148-150
6 结论与建议  150-153
  6.1 结论  150-152
    6.1.1 SBR脱氮系统中污泥沉降特性  150
    6.1.2 SBR脱氮系统中无厌氧释磷生物除磷  150-151
    6.1.3 SBR除磷系统中污泥沉降特性  151-152
  6.2 建议  152-153
7. 致谢  153-154
8. 参考文献  154-159

生物脱氮除磷与BNR系统污泥膨胀的关系及其控制研究

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