基于污水再生全流程的ao除磷工艺研究毕业论文(编辑修改稿)

基于污水再生全流程的ao除磷工艺研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

象，使得摄磷和反硝化 (脱氮 )这两种不同的生物过程借助同一种细菌在同一过程完成。 总的来说，生物除磷机理可归纳如图 所示。 图 生物除磷机理 除磷工艺的选择 考虑到 反硝化除磷工艺现在并不成熟，对其研究还停留在实验研究阶段，工程实际应用研究有待进一步发展 [19]。 并且作为城市污水再生全程后续工艺的自养脱氮单元对氨氮浓度有要求，除磷单元应尽可能少的减小氮素损失。 以及反硝化除磷 需要利用硝态氮或亚硝态氮作为电子受体 完成磷的吸收，而 城市生活污水中 其含量几乎为零。 所以全流程的除磷单元不采用反硝化除磷。 表 典型的传统生物除磷工艺 工艺名称 主要原理 主要特点 A/O 工艺 厌氧条件下，聚磷微生物将污水中的有物转化为体内的 PHB，同时释磷；在好氧条件下，聚磷微生物以游离氧为电子受体，过量吸收水中的磷。 工艺流程简单，不需要投加化学药品；建设费用和运行费用均较低。 存在的题是脱磷效果决定于剩余污泥排放量，在二沉池中还难免有磷的释放。 A2/O 工艺 在 A/O 工艺中增设了缺氧池，使好氧池流出的部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。 工艺将生物除磷、脱氮融为一体，流程简单，易于管理；脱氮时不需要额外投加碳源，运行费用较低。 存在固有缺欠，很难同时取得好的脱氮、除磷效果。 Bardenpho 循环利用内碳源，尽量利用了微生物的胞内 有较好的脱磷效果，但是在二沉池中会 5 工艺 [20] 碳源物质，又称 A/OA/O 工艺。 有磷的释放，工艺流程长、构筑物多，运行费用高。 UCT 工艺 [18] 将 A2/O 工艺二沉池的回流污泥回流到缺氧池而非厌氧池，回流污泥中携带的硝态氮盐在缺氧池中反硝化脱氮后，部分污泥回流进人厌氧池，减少了硝酸盐在厌氧区对释磷的不利影响。 除磷效果得到增强，但工艺流程比较复杂，回流次数和回流量大，增加了能耗和运行费用。 氧化沟类工艺 由于工艺的特殊性，使其在空间或 时间布局上存在厌氧、缺氧和好氧区，利用厌氧 /好氧交替的原理达到的除磷的目的。 在运行情况良好的基础上，氧化沟工艺的除磷率较高。 但其占地面积较大，能耗较高。 典型的传统生物除磷工艺如表 所示。 相比较其它工艺存在的工艺流程复杂，构筑物多，能耗大，运行维护费用高等问题， A/O 工艺具有工艺流程简单，不需要投加化学药品，建设费用和运行费用均较低等突出优势。 因而，将 A/O 生物除磷工艺作为全流程的首端处理单元，实现磷和有机物的深度去除。 A/O 除磷研究现状 传统 A/O 工艺作为一种较为成熟的以去除磷和有机物为主的活性污泥法 已有数十年的发展历史 ， 因其良好的除磷效果和可调控性高、不易发生污泥膨胀等诸多优点，该工艺被广泛用于各级污水处理厂中。 国内外 对于工艺本身运行机理及 相关 调控方法的 研究 也比 较多， 归纳起来 研究内容大体可分为三部分： 提高磷去除率的研究 通过调 控 运行参数，优化实时监测等措施，进一步提高磷的去除率。 如大连经济开发区水质净化厂原采用 A2/O 工艺，后来进行了厌氧 /好氧活性污泥除磷技术改造。 实际运行结果表明：改造后出水磷含量稳定于 [21]，然而，水厂将好氧段出水 DO 控制在为 ， 动力消耗较大，存在过量 DO 通过回流污泥进入厌氧池的风险。 李捷，熊必永，张杰等 [22, 23]提出在 A/O 生物除磷工艺的影响因子中进水 COD/TP与生化反应系统的 BOD 负荷是关键。 其 试验结果表明： COD/TP 越大，厌氧释磷越多，越有利于除磷，厌氧释磷量是吸收 COD 量的函数， 但是研究表明： 进水 COD/TP 的变化对系统 COD 的去除不会产生明显的影响，试验通过对比不同 COD/TP 水平和 BOD负荷下的除磷效果，明确了两因素对于除磷的影响关系， 其试验结果 对本课题中 A/O 除磷工艺的运行具有指导作用。 马菲菲，吴志超，周振等 [2427]以长距离输送的合流制污水为进水，考察不同污 泥回流比下 A/O 工艺对 COD、 N、 P 的去除效果，深入研究污泥回流比对生物除磷代谢过程的影响。 其试验 结果表明：污泥回流比对 COD 及 NH4+N 的去除没有明显影响，但对TN、 TP、 PO43P 的去除影响较大。 随着污泥回流比的增大， PAOs 的厌氧释磷量逐渐减小，磷的去除率逐渐降低。 减小污泥回流比，可延长 A/O 工艺厌氧池实际 HRT，增 6 加 PAOs 在厌氧池可有效利用的碳源，使 PAOs 在厌氧池充分释磷，从而提高除磷效率。 但是，其实验用水中污 染物浓度低于常规城市生活污水，实验结果具有一定的局限性。 郑燕清，周建华等 [28, 29]通过静态试验考察 聚 磷菌的厌氧释磷和好氧吸磷情况。 在厌氧状态、低有机负荷率的条件下，污泥释磷的速率随有机负荷率的升高而增加，但当有机负荷率超过临界数值 制性因素。 此外，试验考 察了硝态氮的 存在对厌氧释磷和后续好氧吸磷的影响，发现硝态氮的存在不利于 PAOs 的厌氧释磷，从而限制了 其 在后续好氧 环境 下的吸磷效果，但是其硝态氮浓度 维持 在 2425mg/L左右，并不具有普遍代表性。 此外 ， 研究者还证实了DO 浓度对 PAOs 好氧吸磷的速率 具有影响等。 除磷微生物特征的研究 利用微生物技术培养、分离、提纯特定的 PAOs 并研究其微生物特征，从微观上完善生物除磷技术。 如刘亚男，于水利，薛罡等 [3032]在生物除磷污泥中首次筛选和提纯出产碱杆菌属的聚磷菌，并证明其具有较好的强化除磷效 果。 孙源，范琛等 [33]采用 A/O 方式运行的 SBR反应器对回流污泥进行诱导驯化，结果表明 ： 在较短时间内系统有明显的聚磷特征， A/O 方式运行的反应器除磷效率大于 95%，从运行稳定的系统中进行微生物的分离，经过数次分离得到纯种的菌株，通过染色实验表明菌体内含有异染颗粒。 然而，上述 PAOs 均来自于 SBR 反应器中，由于 SBR 与连续流在运行方式上截然不同，并不能保证该菌株适用于连续进水和出水的传统 A/O 工艺。 Johwan Ahn等人 [34]研究了能够以硝酸盐作为电子受体进行生物除磷的 DPAOs 的特征和微生物多样性。 3 个 SBR反应器在 三种不同电子受体的条件下运行 ——只有氧气，氧气和硝酸盐一同作为电子受体和只有硝酸盐作为单独电子受体。 通过对 PCRDGGE的结果进行分析，发现不同类型的电子受体下，微生物群落发生改变。 Rhodocyclus sp.(96%相似度 )和 Dechlorimonas sp.(97%相似度 )包含在所有反应器中，通过 DGGE条带的序列分析和系统从属关系判断，它们属于β Proteobacteria。 于水利等人 [35]调查了在不同碳源下，三个 SBR 反应器中的微生物群落。 分别投加污水，葡萄糖和乙酸钠，获得了较好的除磷效果。 PCRDGGE 分析结果表明，βprotebacteria， Actinomyces sp 和γ protebacteria 只存在于 污水为碳源的反应器。 其微生物多样性超过了另外两个反应器。 Bacillales， Actinomyces， Actinobacteridae 和 uncultured bacteria 可以在生物除磷反应器中被找到。 污泥膨胀等异常现象的研究 研究 A/O 工艺在实际运行中由各种因素引起的 污泥膨胀等异常 现象。 如 杜英豪 [36]、 卢晓晶等 [37]结合 污水处理厂 的实际运行经验分析了由进水高硫化物、F/M 偏低、低溶解氧以及反硝化等因素引起的污泥上浮与膨胀现象，并提出了 诸多 切实可行的调控措施。 但是 ， 由于污泥膨胀的成因复杂，影响因素较多， 通常 是多因素共同 7 影响导致污泥性状变差，而且 膨胀 极易出现反复，所以 ，对于污泥膨胀等污水处理中的异常现象 仍需 进一步研究。 全流程赋予 A/O 的新特点 全流程系统 将 A/O 工艺作为首端处理单元进行生物除磷 和去除有机污染物 ， 首先 是充分利用其除磷效果好 、 流程简单、无需投药和设置内循环 、不易发生污泥膨胀 等 传统优点 ；其次，通过对部分关键运行参数的调控可实现 在深度除磷和去除 COD 的同时满足 全流程中 后续自养脱氮单元所需的进水水质条件，即最大程度保证 混合液 中的氨态氮“不损失、不转化”。 因此 ，本 处理单元必须抑制硝化 和反硝化 细菌的增殖， 削弱其在整个系统菌群中的影响力，减少硝化和反硝化反应的发生， 保证出水中的氨态氮浓度，而 这 也 是与传统污水处理工艺中 A/O 生物除磷单元最大的区别。 此外 ，由于全流程中的A/O 工艺有效避免了传统同步脱氮除磷过程中对于碳源的争夺， 所以处理过程中无需 另行投加碳源，对有机污染物浓度低的生活污水具有较好的适应性。 因此 本单元可以在低碳条件下获得较好的除磷效果。 8 2. 材料与方法 试验 装置 本 试验 中 A/O 生物除磷的试验装置由反应池和二沉池两部分构成，其中反应池长宽高 =2m 1m，有效容积为 1083L，试验装置如图 2 所示。 其中反应池分为厌氧段（ A 段）和曝气段（ O 段），中间以穿孔隔板相隔，厌氧池与好氧池池长比为 1:。 厌氧池设置搅拌机，为完全混合式。 好氧池为推流式，利用微生物吸附降解规律采用穿孔曝气管分三阶段递减曝气。 二沉池为竖流式沉淀池 ， 采用中心进水周边出水。 试验装置照片如图 所示，试验装置示意图如图 所示。 图 试验装置照片 图 试验装置示意图 9 运行参数 试验期间反应器各项运行参数见表。 表 A/O 生物除磷系统运行状态参数 运行参数 数值 温度（℃） ~ 进水流量（ L/h） ~ 水力停留时间（ h） ~ COD 污泥负荷（ kgCOD（ kgMLSSd） 1) ~ 污泥回流量（ L/h) ~ 污泥回流比 ~ 污泥龄（ d） ~ 污泥指数 ~ 排泥量（ g/d ） ~ 291 好氧段溶解氧量（ mg/L） ~ 原水水质 试验 用水为北京市某家属区的化粪池出水， 3 月 ~5 月份 运行时，试验原水水质参数见表。 表 试验 进水水质 水质指标 单位 数值 COD mg/L ~ BOD mg/L 120 ~ 150 磷酸盐（以 P 计） mg/L ~ 氨氮 mg/L ~ 亚硝酸盐氮 mg/L 0 ~ 硝酸盐氮 mg/L 0 ~ 碱度 mg/L ~ 分析 方法 与仪器 试验从 20xx 年 3 月 至 5 月份 ，分三个不同负荷阶段进行， 期间水质状况较为稳定。 试验期间每天检测进出水 TP、 COD、氮素指标，每天通过在线检测系统检测厌氧池 pH、ORP 以及好氧池 pH、 DO；每天测定污泥沉降比、污泥浓度；试验中期连续 20 天检测了沿程 TP、 COD、氮素浓度。 其中主要水质 指标分析方法见表。 10 表 主要 水质 指标分析方法 测定项目 方法名称 基本原理 检出限 COD 快速 COD 测定仪 采用密封消解法消解样品，并用先进的冷光源、窄带干涉技术及微电脑处理数据，直接显示 COD 值。 mg/L BOD5 稀释与接种法 接种生活污水及培养液，在恒温 20 度下，通过 5 天培养，测定前后压力差。 2 mg/L 磷酸盐 （以 P 计） 钼酸铵分光 光度法 在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸铵、酒石酸锑氧钾反应，生成磷钼杂多酸，被还原剂抗坏血酸还原，变成蓝色络合物。 mg/L 氨氮 纳氏试剂 光度法 纳氏试剂与氨氮显棕黄色，在 420nm 波长下定量测量。 mg/L 亚硝酸盐氮 N（ 1萘基） 乙二胺光度法 亚氮与磺胺在酸性条件下发生分子重排，与 N1(萘基 )乙二胺二盐酸盐显紫红色，在波长 540nm 波长下定量测量。 mg/L 硝酸盐氮 紫外分光 光度法 硝氮在 220nm 波长有定量吸收，并用 275nm 波长校正有机物吸收影响。 mg/L 溶解氧 在线溶解氧 测定仪 采用隔膜 电极作换能器，将溶氧浓度（实际上是氧分压）转换成电信号，再经放大、调整（包括盐度、温度补偿） ，由模数转换显示。 mg/L pH 便携式 pH计法 利用 pH复合电极电动势随氢离子活度变化而发生偏移来测定水样的 pH值。 碱度 电位滴定法 用玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，用酸标准溶液滴定，其终点通过电位滴定仪指示。 mg/L 试验后期运用 PCRDGGE技术对 A/O 系统中不同反应池的活性污泥进行了群落结构分析，具体分析方法将在第 5 章进行详细叙述。 试验所用主要设备仪器如表 所示。 表 主要设备仪器表 仪器设备名称 型号 离心机 TGL20B 兰格蠕动泵 BT00300（ 600） M YZ1515 高压灭菌锅 SANYO MLS3020 空气压缩机 TA80 恒温振荡器 SHAB 净化工作台 CZNSS PCR 仪 PowerPac Basic 搅拌。