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城市污水脱氮除磷及污泥水强化生物脱氮试验研究

作　者: 邵军峰
导　师: 王社平
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 市政工程
关键词: 城市污水脱氮除磷反硝化聚磷生物富集生物添加
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

生物脱氮除磷工艺是城市污水处理厂的主导工艺,污水处理厂污泥处理过程中产生的污泥水具有水量小、NH_3-N负荷高、C/N比低的特点,但目前污水处理厂是把处理过程中产生的污泥水直接回流至进水口,其结果不仅使进厂水中的NH_3-N负荷远高于设计值,而且直接影响了污水处理工艺的脱氮效果。本论文通过对A²/O工艺中试装置、倒置的A/O工艺试验装置（即侧流反应器）富集硝化菌的实验研究,以及西安市第四污水处理厂倒置A²/O工艺的实际运行处理效果检测分析,得出以下主要结论:（1）在中试A²/O装置厌氧区、缺氧区和好氧区水力停留时间分别为1.9h、3.4h和5.1h,温度为16℃～26℃,进水COD值为135.5～479mg/L、TN值为38.2～75.3mg/L、TP为2.75～8.42mg/L、NH_3-N为22.9～58.9mg/L条件下,中试装置对污染物COD、TN、TP、NH_3-N、SS平均去除率分别为84%、60%、62.2%、96.8%、80.1%,出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准的要求,并且系统对污染物有较好的抗冲击负荷能力;（2）研究发现随反应器中氨氧化速率随着污泥龄的增加而提高,氨氧化速率与污泥龄之间的关系为:Y=0.643X+0.0124,相关程度为0.74;（3）A²/O工艺中TP的去除与厌氧区的水力停留时间和温度有关,TP的去除效果随温度的降低而提高。厌氧区设计水力停留时间在2h左右时,厌氧区聚磷菌释磷较为充分,可提高工艺的除磷效果,这可作为今后污水处理厂厌氧区工艺设计时参考;（4）A²/O工艺中二沉池的污泥上浮主要是由丝状菌过度繁殖导致的污泥膨胀和二沉池底部污泥发生的反硝化作用引起的。其中,丝状菌的过度繁殖是由进水温度太低引起的;在保证一定水温的基础上,控制pH值在适宜范围内和好氧池的DO>2mg/L可有效防止丝状菌性污泥膨胀。而二沉池中污泥发生反硝化主要是由进入二沉池的硝态氮浓度过高引起的,试验通过强化缺氧池的反硝化作用、调整污泥回流比、减少污泥在二沉池中的停留时间等措施,抑制二沉池中污泥的反硝化作用,使二沉池的污泥上浮现象得到有效控制,这可供同类型工艺的污水处理厂工艺设计及运行管理人员参考。（5）采用城市污水处理厂的活性污泥富集硝化菌,起始NH_3-N浓度应控制在45.0mg/L左右,氨氧化速率随进水NH_3-N浓度增加而增加,当NH_3-N浓度为400mg/L左右时,氨氧化速率为36.48mg/（L·h）;氨氧化速率和进水NH_3-N负荷呈正相关,相关关系为Y=1.27X+0.74,相关性系数为0.89;（6）A²/O工艺中试装置污泥龄为8.5d左右时,氨氧化速率（AUR）为9.02mg/（L·h）和2.75mg/（gMLSS·h）,侧流反应器（倒置A/O工艺）污泥龄为13d左右时,氨氧化速率为36.48 mg/（L·h）和9.26 mg/（gMLSS·h）,侧流的氨氧化速率为主流的4倍;A²/O工艺中试装置生物添加一个月后,其氨氧化速率由由9.02 mg/（L·h）提高到14.8mg/（L·h） ;（7）通过对第四污水处理厂实际运行监测分析,结果表明倒置A²/O工艺运行稳定,对水质水量有较好的抗冲击负荷的能力;监测期间对污染物CODcr、TN、NH_3-N、TP、SS的去除率分别达到90.5%、65.2%、82.0%、54.8%、95.8%以上;（8）第四污水处理厂生物反应池的厌氧区释磷效果差,主要原因一是厌氧池厌氧环境条件不理想,进入厌氧池的NO3--N浓度较高;二是该厂厌氧池设计水力停留时间较短,致使释磷不充分,从而影响除磷效果。结合中试装置研究结果,厌氧池设计水力停留时间宜在2h左右,方可确保厌氧池的释磷环境条件,有利于提高除磷效果。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
1 绪论  11-23
  1.1 我国水环境现状  11-13
    1.1.1 我国水资源现状  11
    1.1.2 我国水污染现状  11-12
    1.1.3 我国污水处理现状  12-13
  1.2 城市污水处理厂脱氮技术原理与发展  13-20
    1.2.2 生物脱氮技术的原理  13-14
    1.2.3 生物脱氮技术的发展  14-17
    1.2.4 A~2/O工艺的发展  17-20
  1.3 城市污水处理厂污泥水国内外研究现状与水平  20-21
  1.4 问题的提出、研究目的及内容  21-23
    1.4.1 课题来源  21
    1.4.2 课题研究的目的和意义  21
    1.4.3 研究的内容  21-22
    1.4.4 研究的技术路线  22-23
2 A~2/O工艺中试装置污染物去除效果分析  23-46
  2.1 中试装置运行控制参数与分析方法  23-28
    2.1.1 A~2/O工艺中试装置  23-25
    2.1.2 A~2/O中试装置工艺运行主要控制参数  25-27
    2.1.3 试验用水  27
    2.1.4 检测项目及分析方法  27-28
  2.2 A~2/O中试装置中主要污染物的沿程变化  28-32
    2.2.1 工况Ⅰ运行条件下主要污染物的沿程变化  28-30
    2.2.2 工况Ⅱ运行条件下主要污染物的沿程变化  30-31
    2.2.3 工况Ⅲ运行条件下主要污染物的沿程变化  31-32
  2.3 A~2/O中试试验装置主要污染物去除效果分析  32-45
    2.3.1 COD去除效果分析  32-33
    2.3.2 TN和NH_3-N去除效果分析  33-35
    2.3.3 污泥龄对硝化反应速率的影响  35-36
    2.3.4 TP去除效果分析  36-43
    2.3.5 SS的去除效果  43-45
  2.4 本章小结  45-46
3 A~2/O污水处理工艺中二沉池污泥上浮的原因与对策  46-53
  3.1 概述  46
  3.2 试验装置与方法  46
  3.3 污泥上浮现象与分析  46-48
    3.3.1 污泥上浮现象观察  46
    3.3.2 微生物镜检结果  46-47
    3.3.3 实测污泥沉降比（SV）和污泥容积指数（SVI）值  47-48
  3.4 结果分析  48-50
    3.4.1 丝状菌引起的原因  48-49
    3.4.2 二沉池底部污泥反硝化作用引起上浮  49-50
    3.4.3 厌氧发酵引起污泥上浮的原因  50
  3.5 对策  50-52
    3.5.1 防止丝状菌过度繁殖的对策  50-51
    3.5.2 二沉池底部污泥发生反硝化的对策  51-52
  3.6 本章小结  52-53
4 硝化菌富集试验研究  53-62
  4.1 概述  53-54
  4.2 试验装置与方法  54-56
    4.2.1 试验装置  54
    4.2.2 试验用水及水质  54-55
    4.2.3 试验装置的运行条件  55
    4.2.4 试验分析方法  55-56
  4.3 试验结果与讨论  56-60
    4.3.1 阶段Ⅰ试验结果与分析  56-57
    4.3.2 阶段Ⅱ试验结果与分析  57-59
    4.3.3 硝化速率与进水NH_3-N浓度的关系  59-60
    4.3.4 反应器中的ORP、DO、pH的历时变化  60
  4.4 本章小结  60-62
5 生物添加  62-67
  5.1 概述  62-63
  5.2 试验装置与方法  63-64
    5.2.1 试验装置  63-64
    5.2.2 试验用水  64
  5.3 实验结果与分析  64-67
    5.3.1 主、侧流氨氧化速率  64-65
    5.3.2 A~2/O工艺中试装置工况Ⅳ进出水NH_3-N变化  65-66
    5.3.3 本章小结  66-67
6 第四污水处理厂处理城市污水的实际效果分析  67-74
  6.1 概述  67
  6.2 材料与方法  67-69
    6.2.1 试验设施  67-68
    6.2.2 试验用水及水质  68-69
    6.2.3 测定项目与方法  69
  6.3 结果与讨论  69-72
    6.3.1 对COD的去除效果  69
    6.3.2 对TN、NH_3-N的去除效果  69-71
    6.3.3 对TP去除效果分析  71
    6.3.4 对SS去除效果分析  71-72
  6.4 实际运行中出现的问题与对策  72-73
  6.5 本章小结  73-74
7 结论  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-81
攻读硕士学位期间发表的论文及科研、获奖情况  81

城市污水脱氮除磷及污泥水强化生物脱氮试验研究

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