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介绍分段进水多级A/O生物脱氮工艺的基本原理及工艺特性,并结合国外研究现状和工程应用实例,对该工艺运行操作和设计的几个重要影响因素进行了探讨。分段进水多级A/O生物脱氮工艺取消了混合液内回流,反应器段数越多,脱氮效率越高,但是工艺设计与运行也会随之变复杂,工程实际应用中多采用2~4段。各级缺氧段与好氧段的比值可采用1∶1.5。污泥回流比为50%的分段进水多级A/O三段工艺的脱氮率为78%。采用连续流分段进水缺氧/好氧(A/O)中试系统处理生活污水,研究污泥回流比(R)对系统性能的影响.结果表明,当R值高于1.0时,尽管第一段缺氧区的硝酸盐氮去除量明显增加,而系统硝化、反硝化效果均明显降低.当R为0.75时,系统总氮去除率最高,为92%;而当R值为1.5时,总氮去除率最低,为72%.当系统污泥沉降性能较好时,R值对二沉池泥泥位和泥水分离效果影响不大;而当污泥沉降性能较差时,二沉池泥位随R值增大而呈线性增加,此时提高R值会加剧污泥膨胀.此外,高R值使得系统各段悬浮固体浓度呈梯度分布的规律变得不再明显,降低系统污泥储量.同时,提高R值会降低系统固体停留时间,进而影响系统的污泥种群分布.英采用分段进水生物脱氮工艺处理小区生活污水,考察了在低DO条件下,不同曝气方式对硝化率及污泥沉降性能的影响。结果表明,在曝气量为0.27m3/h、MLSS平均为2700mg/L左右、好氧区的DO为0.26~2.5mg/L的条件下,当进水氨氮为44~55mg/L时,对氨氮的去除率保持在95%以上,对COD的去除率90%;当控制好氧区第1、2格室的DO分别为0.5~0.7和1.0~1.2mg/L时,系统的硝化率维持在90%以上,出水中的氨氮2mg/L;在恒定曝气量下,向进水中投加有机碳源,当水质改变较快时,容易引起丝状菌污泥膨胀,但通过恒DO曝气控制,可使污泥的沉降性能得到改善。采用分段进水生物脱氮工艺处理小区生活污水,考察了在碳氮比约为7、污泥回流比为60%的情况下,进水流量分配比(λ)对系统硝化效果、反硝化效果以及去除TN的影响。结果表明,当λ为0.2∶0.3∶0.3∶0.2时,系统的硝化容量能够满足去除进水中氨氮的要求,硝化效果最好。反硝化效果受λ的影响较大,当λ为0.2∶0.3∶0.3∶0.2时,进水中的碳源能够满足前段产生的硝态氮(NOx--N)进行反硝化的需求,反硝化效果较好。对TN的去除率受硝化和反硝化的综合影响,当λ为0.4∶0.3∶0.2∶0.1及0.1∶0.2∶0.3∶0.4时硝化不完全,对TN的去除率较低;当λ为0.1∶0.4∶0.4∶0.1时中间两段的硝化容量不足,最后一段缺乏足够的碳源,导致出水NH4+-N和NOx--N浓度都很高,对TN的去除效果最差;当λ为0.2∶0.3∶0.3∶0.2时,充分利用了系统的硝化和反硝化容量,对TN的去除效果最好。根据物料平衡方程重新推导了分段进水生物脱氮工艺的最高理论脱氮率公式,试验考察了不同进水C/N比条件下,各段等比例进水和非等比例进水时的脱氮率.在C/N比为6、8.25和10.5(COD恒定为330mg/L)、各段等比例进水条件下,得出脱氮率分别为80.1%、79.8%和81.3%,与公式计算得出的脱氮率相符.在C/N比为10.5、13和17.5(NH3-N恒定为38mg/L)的情况下,进行了各段非等比例进水条件下的试验研究.试验结果表明在进水流量分配系数λ分别为2.5、3和4的情况下,总氮去除率分别为92.4%、93.8%和96.4%,远高于已有文献的最高理论脱氮率,与推导的最高脱氮率公式相符.采用小试规模的三段进水A/O生物脱氮工艺,在低DO下处理低COD/TN值(2~3)的小区生活污水,考察了对COD、氨氮和TN的去除效果以及污泥的沉降性能。结果表明,系统对COD的去除效果稳定,平均去除率为87.9%。当系统的水力停留时间(HRT)为10h时,对氨氮的去除率98%;将HRT缩短至8h后,对氨氮的去除率仍大于95%,出水氨氮5mg/L。由于系统内形成了稳定的同步硝化反硝化(SND),使得在进水COD/TN值仅为2~3的条件下,系统对TN的去除率仍可达80%以上,平均去除率为72.4%。此外,在90d的运行中污泥的沉降性能较好,镜检未发现丝状菌。对分段进水A/O脱氮工艺技术的经济性进行了分析:与单级A/O工艺相比,该工艺在运行中无需混合液内回流、反应器中平均污泥浓度高,具有脱氮效率高、基建投资和运行费用省等特点.并以西安市北石桥污水净化中心城市污水为处理对象,在有效容积为1.2m3的四级分段进水A/O反应器中进行了试验研究.试验在各级进水流量分配比例依次为40%,30%,20%和10%,以及污泥回流比为50%的工况下,连续运转了70d.结果表明:采用分段进水A/O脱氮工艺处理城市污水具有较强的耐冲击负荷能力,出水水质稳定.在水力停留时间为7.5h,污泥龄为15d时,其CODCr,NH4+-N和TN的去除率分别为93%,95.8%和68.5%;反应器中的平均污泥浓度比单级A/O工艺提高约30%以上.采用分段进水生物脱氮工艺处理生活污水.设置0.9,0.6,0.4,0.3m3/h4组曝气量,相应的好氧区溶解氧(DO)浓度约为2.8,1.7,0.8,0.5mg/L左右.结果表明,在好氧区DO为0.5mg/L左右的低氧条件下,通过对系统进行适当的控制,可以取得较好的硝化效果,氨氮去除率可达98%以上.同时,由于低曝气量下混合液从好氧区到缺氧区携带的DO量减少,并且在好氧区发生了同步硝化反硝化作用,使得TN去除效果明显优于高曝气量的情况.另外,由于工艺结构的特点,分段进水生物脱氮系统可长期在低氧条件下运行,且污泥沉降性能良好.