分段进水脱氮除磷工艺中反硝化除磷的实现与维持

书书书!第!卷!第#期!!化!工!学!报!!!!!!!$%&’!!(%’#!)**年#月!!+,-.+!/%0123&!!!.45647841!)**####研究论文分段进水脱氮除磷工艺中反硝化除磷的实现与维持葛士建*!王淑莹*!曹!旭*!马!斌!路聪聪*!彭永臻*!!*北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京*))*9#哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨*:))#)$摘要%以实际城市生活污水为处理对象应用改良;+分段进水工艺研究反硝化除磷的实现途径与维持方法探讨工艺运行参数对反硝化除磷性能的影响并分析了强化缺氧吸磷对提高系统脱氮除磷效率的作用和稳定维持反硝化除磷的控制策略&结果表明通过=’分段进水工艺向改良;+分段进水工艺运行方式的转变可以成功富集反硝化聚磷菌最高比例达?#’@污泥缺氧吸磷速率为?’*#!9’9A7BC(!B$..$D*(ED*&缺氧’好氧吸磷速率和磷去除率随厌氧池体积的增加而增加最佳体积分配为?9’*)’)9F!*’?’!$&控制污泥回流和内循环分别为*))@和G:@时能合理保证厌氧池的厌氧环境!HC维持在D9))!D*:)7$$以及缺氧池合适的污泥浓度和硝酸盐浓度!*!7B(FD*$强化反硝化吸磷性能&另外建立相应的控制策略%!*$根据厌氧池HC值控制内循环#!$通过缺氧出水硝酸盐浓度控制污泥回流#!?$通过厌氧释磷量和出水+I浓度来调节厌氧’缺氧’好氧池体积分配#!9$根据进水碳氮磷比调整各段进水流量分配比&关键词%分段进水#脱氮除磷#开普敦工艺#反硝化除磷!#%*)’?#!#’J’KLL2’)9?AM**:G’)**’)#’)?9中图分类号%NG)?’*!!!!!!文献标志码%=文章编号%)9?AD**:G!)**$)#D!*:D)A$%&’()(*(+,-+.*-’+,(+-+%(/0.(+’,1’02’+34&/54&/1651(*/)-7’+5,(40((.+6,1’(+,1(*/)-741/%(5589:&’;’-+!=$8:&62’+3!?$@6!A$B’+C!DE?/+3%/+3!F98G/+3H&(+!C!*!#$%&’(%)’(#’*+,-,./*’(0%)(12%3,)#45,.5%.60%)(7.8,(’.9.)%3:5’8(#7./,.(,./+,-,./;.,8(,)#’*=5.’3’/#+,-,./*))*9?,.%#4)%)!#$%&’(%)’(#’*;(&%.0%)(:’2(5%.67.8,(’.9.)@%(&,.A.),)2)’*=5.’3’/#@%(&,.*:))#)@,3’./-,%./?,.%$$I5,1-%,%I42K61KOPK2B5E%L5E%10L147%Q3&R3LL638&P3SEK4Q4TRK6E38K%&%BKS3&L645O44T2061K426147%Q3&51%S4LLO1%7143&702KSK53&R3L64R3641’E44OO4S6L%O%54136K%23&531374641L%26E4T42K61KOPK2B5E%L5E%10L147%Q3&32T6E4K751%Q47426%O2061K426147%Q3&8PK2642LKOPK2B32%UKS5E%L5E%10L0563V43LR4&&3LS%261%&L61364BK4L38%0673K264232S4%OT42K61KOPK2B5E%L5E%10L147%Q3&K26E47%TKOK4T;2KQ41LK6P%O+354%R2!;+$L645O44T51%S4LLR414TKLS0LL4T’E414L0&6LK2TKS364T6E36T42K61KOPK2B3SS070&36K2B83S641K3!IC=L$S%0&T84L0SS4LLO0&&P421KSE4TRK6E6E473UK70751%5%16K%232T32%UKS5E%L5E%10L0563V41364%O?#’@32T?’*#)9’9A7BC(!B$..$D*(ED*14L54S6KQ4&P3SS%1TK2B6%6E451%S4LLLEKO6O1%76E4=’7%T4&6%6E47%TKOK4T;+7%T4&’W%6E32%UKS32T341%8KS5E%L5E%10L0563V41364L32T5E%L5E%10L147%Q3&4OOKSK42SPK2S143L4TRK6E6E4K2S143L4%O32341%8KSQ%&074L32T6E4%56K707!!)*)D*D?收到初稿)**D)?D*)收到修改稿&联系人%彭永臻&第一作者%葛士建!*#AG)$男博士研究生&基金项目%国家*十一五+重大科技专项!))AXN)G?*GM))GM*):$#*城市水资源与水环境国家重点实验室+开放基金项目!Y=Z)*))!$&!!!J(%(’)(..-,(%)*)D*D?’?/11(54/+.’+3-6,&/1%C1%O’C-([\%2B]E425P]8J06’4T0’S2K/6+.-,’/+’,(*%L055%164T8P6E4(36K%23&Z4P.SK42S432T4SE2%&%BP.54SK3&C1%J4S6L!))AXN)G?*GM))GM*):$32T.6364Z4PF38%136%1P%O;1832^3641H4L%01S432T-2QK1%27426!Y=Z)*))!$_!32341%8KS’32%UKS’%UKSQ%&074TKL61K806K%2R3L?9’*)’)9F!*’?’!$_^E426E4L&0TB4146012136K%32TK264123&14SPS&4136K%R41414L54S6KQ4&PL4636*))@32TG:@K6R3L8424OKSK3&6%6E43SEK4Q47426%O610432341%8KS42QK1%27426K232341%8KS]%24LRK6EHC%OD9)))D*:)7$32TL0K638&47KU4T&K‘0%1L0L542T4TL%&KTLS%2S426136K%2L32T2K61364*)7B(FD*K232%UKS]%24L3&&%OREKSE3KT4T6%42E32S46E4T42K61KOPK2B5E%L5E%10L147%Q3&541O%1732S4’,23TTK6K%2L4Q413&S%261%&L61364BK4LR4143LR4&&4L638&KLE4T3LO%&&%RL%!*$+%261%&6E4K264123&14SPS&4136K%8P6E4Q3&04%OHCK232341%8KS]%24L#!$=TJ0L6L&0TB4146012136K%3SS%1TK2B6%2K61364K232%UKS4OO&0426#!?$.466E4Q%&074L136K%L83L4T%26E432341%8KS5E%L5E%10L14&43L437%026L32T+IS%2S426136K%2L#!9$H4B0&3646E4K2O&0426TKL61K806K%23SS%1TK2B6%K2O&04262061K426136K%L’L(2M/1.5%L645O44T#2K61%B4232T5E%L5E%10L147%Q3&#;+#T42K61KOPK2B5E%L5E%10L147%Q3&图*!改良;+分段进水生物脱氮除磷工艺中试试验装置示意图aKB’*!.SE4736KSTK3B137%O5K&%6MLS3&47%TKOK4T;+L645O44TW(H51%S4LL引!言现代都市化进程及湖泊和缓流水体的富营养化现象加剧了水资源日益短缺的问题污水处理回用是缓解水资源紧缺的重要途径之一目前各国对于污水处理标准的要求越来越严格&现有的生物法活性污泥污水处理工艺如=’,=’,;+等大多均不能满足国家城镇污水一级=排放标准的要求&而分段进水工艺由于采用原水分流方式和过程控制强化了厌氧缺氧微生物对原水碳源的有效利用相同原水水质条件下氮磷去除效果显著在国外已得到广泛的应用!美国F32T41.61446和$32S%0Q41^4L6LKT4污水厂加拿大F46E81KTB4污水厂新西兰b32B414污水厂新加坡+E32BK污水厂和日本琵琶湖流域东北部净化中心$-*.&一般认为活性污泥系统存在一类聚磷菌它们在缺氧环境下能以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体过量摄取污水中的磷以聚磷的形式储存于体内这类微生物被称作反硝化聚磷菌!IC=LT42K61KOPK2B5E%L5E%10L3SS070&36K2B%1B32MKL7L$-M?.&Z083等-9M!.在实际污水处理厂的;+,b;+和CE%14T%U工艺系统中发现IC=L的存在而且通过调整和优化运行参数可大大提高反硝化除磷性能&研究表明强化W(H工艺反硝化除磷能力不但能减少碳源需求和曝气能耗还可提高氮磷去除效果&本试验以实际城市生活污水为研究对象重点考察如何在改良;+分段进水工艺中实现,强化与维持反硝化除磷性能&通过反硝化脱氮和缺氧吸磷过程的*一碳两用+强化分段进水工艺在处理碳源不足,低碳氮比生活污水时氮磷去除率高的优势&*!材料与方法N!试验装置改良;+分段进水脱氮除磷工艺!如图*所示$为三段式结构第一段由厌氧池,缺氧池和好氧池组成第二段和第三段均由缺氧池和好氧池串联组合而成&主反应器有效容积?9)F有机玻璃材质尺寸:)S7c!)S7c*:S7&采用电磁式空气压缩机曝气以黏砂块为微孔曝气器转子流量计调节曝气量进水及污泥回流通过蠕动泵控制&(BCBD(化!工!学!报!!第!卷!表!污水水质参数O-I7(!?&-1-%,(1’5,’%5/0’+076(+,M-5,(M-,(15d+I’7B(FD*(de9M(’7B(FD*(DM(’7B(FD*(D?M(’7B(FD*(’7B(FD*C?D9MC’7B(FD*C’7B(FD*G’9f)’9?)Af*G:*’)f*A’A)’)Gf)’?)’#*f*’?#:’#f*G’*?’#f:’9#!’9?f!’竖流式二沉池上部沉淀区呈圆柱形直径为:)S7污泥斗为截头倒锥体倾角为!)g总高度为#)S7容积为AAF采用中心进水,周边三角堰出水方式&控制系统由传感器,现场仪表,实时过程控制器和上位机组成&整个过程可通过上位机进行监视,操作与控制&NC!试验污水和接种污泥试验在北京高碑店污水处理厂进行以该厂初沉池出水为系统原水水质特性参数见表*&接种污泥取自二沉池回流污泥为黄褐色污泥沉降性好&接种后投加一定比例污水闷曝*E再次换水闷曝T待硝化活性恢复后采用分段进水工艺连续运行&NP!水质分析方法水样首先经)’9:#7中速滤纸过滤取滤出液按照标准方法测定(de9M((M((?M(C?D9MC+I污泥浓度bF..和挥发性污泥浓度bF$..等指标-G.采用德国^^&4Q4&M5d仪和探头测定5d和温度采用^^5d’%UK?9)K仪测定氧化还原电位值!HC$和溶解氧!I$&按照4E742的操作方法改良后进行Cd=测定-A.&采用=BK&426!A#)(型气相色谱以及=BKM&426IWM*型气相色谱柱测定&使用?M羟基丁酸与?M羟基戊酸混合物!#:@h:@a&0V3W0SEL.[.RK6]41&32T$为聚$M羟基丁酸!CdW$和聚$M羟基戊酸!Cd$$的标准物质M羟基己酸!.KBM73M=&T1KSE$为聚$M羟基M甲基戊酸!Cdb$$的标准物质&NQ!试验安排试验分两个阶段%反硝化聚磷菌的富集培养阶段和影响因素研究阶段具体安排见表&其他工艺运行参数为%进水流量分配比为9)@h?)@h?)@水力停留时间dH为AE污泥龄.H为AT水温为)!9i&!结果与讨论CN!系统对各污染物去除性能本课题组前期研究的=’分段进水工艺主要表C!分段进水工艺运行试验安排O-I7(C!9R4(1’*(+,-441/-%&/05,(40((.