好氧低氧生物滤池对低碳氮比污水脱氮研究

第*’卷第(期’(年(月环!!境!!科!!学+,-./0,1+,23456.+,6+-7;B*’$,7B(0C9B$’(好氧.低氧生物滤池对低碳氮比污水脱氮研究陈秀荣$艾奇峰$徐文璐$吴敏霖华东理工大学资源与环境工程学院$上海!’((’*$#摘要!针对我国大多数城市污水低碳氮比的水质特点$提出以好氧D低氧淹没式生物滤池对其进行深度脱氮处理B试验过程中$保持好氧段_0为*‘)aE‘*FUO4(低氧段_0为(‘#a‘FUO4$通过调节’段进水分流比(水力停留时间[/2#(进水碳氮比6O,#实现深度脱氮效果B进行了*个阶段的试验研究!首先$以低6O,城市污水为参照$确定原水6O,m*|$分流比|$调节[/2好氧c低氧段#分别为(c)#:(&cE#:(%c*#:(Ec’#:$考察系统脱氮效能’其次$根据第一阶段的试验结论$选定原水6O,m*|$[/2好氧c低氧段#m(c)#:$调节分流比为|’(|(’|$考察系统脱氮效能’最后$根据前’个阶段试验结论$选定[/2好氧c低氧段#m(c)#:$分流比|$分析原水6O,分别为’|(*|()|((|时脱氮效果的变化B结果表明$适宜的原水6O,为)|$好氧和低氧池分流比为|$好氧和低氧池[/2分别为(:和):$进水60_(氨氮和总氮浓度分别为’)E(*$‘’和E&‘’FUO4时$出水60_(氨氮和总氮浓度分别达E&(#‘*和E‘&FUO4B试验过程中$通过好氧段强化硝化(低氧段强化反硝化$同时利用生物膜内好氧(缺氧的分区结构$达到好氧池内弥补反硝化和低氧池内弥补硝化的脱氮效能$以保证出水水质B关键词!城市污水’低碳氮比’好氧D低氧生物膜法’进水分流比中图分类号!^$(*‘!文献标识码!3!文章编号!(’)(D**(’(#(D’#&%D($收稿日期#’((DD&’修订日期#’(D(*D()基金项目#国家自然科学基金项目)((&’E#’中央高校基本科研业务费专项资金项目作者简介#陈秀荣#$)a#$女$副教授$主要研究方向为污水处理及资源化$+DFGA;!JLC:@8K@CM9B@?BC8/11%7)’G%=’)&+9%(X%6+GE4’([+J-_=\E,)%JE)%&J’)0-+63’(%*%&+3’7.[+J5C^’+1’46D&%E)6%()2&+7%,,6[+,^ADL78U$3.eADR@8U$^Wf@8D;$fW1A8D;A85C:77;7R/@M7LC@G8?+8SAL78F@89G;+8UA8@@LA8U$+GM96:A8GW8AS@LMA97R5CA@8C@G8?2@C:87;7U$5:G8U:GA’((’*$$6:A8G#3,)&E7)!2:@F8ACANG;PGM9@PG9@LA86:A8GAMC:GLGC9@LAg@?Q;7PLG9A77RCGLQ78978A9L7U@8$P:AC:AM9:@I@L@M9LAC9AS@RGC97LR7L@RR@C9AS@QA7;7UACG;L@F7SG;7R8A9L7U@8B.89:AMM9?$9:@G@L7QACD;7P_0QA7RA;FNL7C@MMPGMM@?R7L9:@8A9L7U@8L@F7SG;7RF8ACANG;PGM9@PG9@LBTF@G8M7RG?HM9A8UA8R;7PLG9A7M7RG@L7QACM@C9A7897;7PD_0M@C9A78$:?LG;ACL@9@89A789AF@[/2#G8?A8R;7PLG9A77RCGLQ78978A9L7U@86O,#$9:@N@LR7LFG8C@M7R8A9LARACG9A78A8G@L7QACQA7RA;FM@C9A78G8??@8A9LARACG9A78A8;7PD_0M@C9A78C7;?Q@AFNL7S@?$9:@U77?N@LR7LFG8C@7R8A9L7U@8L@F7SG;PGMGC:A@S@?B.87L?@L97A8ML@9:@U77?@RR;@89dG;A9$@MN@CAG;;R7LGFF78AG8A9L7U@8G8?979G;8A9L7U@8A8?@J@M$9:@8A9LARACG9A78G8??@8A9LARACG9A78C7;?Q@FG?@NA8G@L7QACG8?;7PD_0QA7RA;FM@C9A78L@MN@C9AS@;?@979:@C7@JAM9@8C@7RG@L7QACG8?G87JACg78@A8QA7RA;FB2:@L@P@L@*M9GU@MR7L9:@L@M@GLC:NL7C@MMB.89:@RALM9M9GU@$9:@7LAUA8G;6O,$A8R;7PLG9A7M7RG@L7QACM@C9A7897;7PD_0M@C9A78P@L@C:7M@8GM*|G8?|L@MN@C9AS@;$9:@89:@@RR@C9M7RSGLA7M[/2G@L7QACM@C9A78c;7P_0M@C9A78#SG;@MMC:GM(c)#:$&cE#:$%c*#:$Ec’#:978A9L7U@8L@F7SG;P@L@G8G;g@?B3CC7L?A8U979:@C78C;MA78A89:@RALM9M9GU@$9:@7LAUA8G;6O,PGMI@N9G9*|$[/2G@L7QACM@C9A78c;7P_0M@C9A78#PGM(c)#:B2:@8$9:@@RR@C9M7RSGLA7MA8R;7PLG9A7M978A9L7U@8L@F7SG;P@L@M9?A@?A89:@M@C78?M9GU@B.89:@9:AL?M9GU@$P:@8[/2G@L7QACM@C9A78c;7P_0M@C9A78#PGM(c)#:G8?A8R;7PLG9A7PGM|$9:@7LAUA8G;6O,P@L@G?HM9@?RL7F’|$*|$)|97(|‘27C78C;?@$9:@7N9AFG;NGLGF@9@LMR7L8A9L7U@8L@F7SG;A89:@QA7RA;FMM9@FP@L@GMR7;;7PM!7LAUA8G;6O,m)!$A8R;7PLG9A77RG@L7QAC97;7PD_0M@C9A78m|$[/27RG@L7QACG8?;7PD_0M@C9A78MP@L@(:G8?):L@MN@C9AS@;B3MGL@M;9$60_$GFF78AG8A9L7U@8G8?979G;8A9L7U@8C7;?Q@L@F7S@?RL7F’)EFUO497E&FUO4$*$‘’FUO497#‘*FUO4G8?E&‘’FUO497E‘&FUO4L@MN@C9AS@;BA%IJ+&*,!F8ACANG;PGM9@PG9@L’;7PLG9A77RCGLQ78978A9L7U@8’G@L7QACD;7P_0QA7RA;FNL7C@MM’A8R;7PLG9A7!!我国大多数城市污水都具有低有机浓度(低碳氮比的水质特点)*$对于此类污水$强化脱氮的关键在于优化原水中有机碳源的利用$如根据亚硝酸菌和硝酸菌的不同生长条件$将氨氮的氧化控制在亚硝化阶段$随后再进行反硝化的5[3/0,工艺)’*’为了同步高效降解有机污染物和去除总氮$以优化原水中有机碳源利用的同时硝化反硝化5,_工艺)*$E*B也有通过发挥自养脱氮效能$削弱脱氮对有机碳源的依赖性$而实现深度脱氮的$如在单个反应器内实现亚硝化和厌氧氨氧化的63,0,工艺))*’基于亚硝酸型硝化D厌氧氨氧化脱氮技术而开发的043,_工艺等B为了强化异养脱氮过程$并(期陈秀荣等!好氧D低氧生物滤池对低碳氮比污水脱氮研究避免因投加乙醇)%$$*等外碳源而增加运行费用$也可将污水厂的副产物如污泥发酵产酸作为异养脱氮补充碳源$实现高效(低耗脱氮)&a)*B上述各脱氮过程中$多为活性污泥过程$此时$当原水有机底物浓度较低时$易出现污泥活性低(进而解体的现象)%*B而且$各脱氮过程虽侧重点不同$但只强调异养或自养脱氮$未考虑复合脱氮的方法$且缺乏对低有机浓度(低碳氮比污水深度脱氮的针对性B本研究提出好氧D低氧组合生物滤池深度脱氮过程$旨在利用生物膜内好氧和缺氧分区共存的空间特性$实现好氧池和低氧池的同时硝化和脱氮效能)$*’利用好氧段强硝化效能和抗冲击能力$为低氧池提供硝态氮$并保证其进水水质稳定’通过分流原水向缺氧段补充有机碳源$强化低氧段反硝化过程’控制低氧池的适度硝化效能$满足出水对氨氮的限定B本研究中$通过对好氧池和低氧池进水分流比(水力停留时间[/2#和原水60_与总氮2,#比值6O,#等综合调控实现了对低碳氮比污水的高效脱氮处理BKL材料与方法KOK!原水水质试验用水为人工配水$由蛋白胨(磷酸二氢钾(碳酸氢铵(硫酸亚铁(+_23D,G等多种物质配制$原水水质见表B从表可知$试验过程中$原水60_范围为((a)((FUO4$相应6O,为’|a(|$其他水质指标的控制参照我国南方城市污水水质情况进行B表KL试验进水水质指标2GQ;@!fG9@LdG;A9A8?@J@M项目数值项目数值水温Os’)j’氨氮OFU,4b*(‘(aE(‘(N[$‘(a$‘$总氮OFU,4bE(‘(a)(‘(碱度以6G60*计#OFU,4b’’(硝酸盐氮OFU,4b‘(aE‘(60_OFU,4b((a)((亚硝酸盐氮OFU,4b(‘(a‘(KOM!试验装置试验所需生物膜反应器采用有机玻璃制作$外形尺寸为(’E(FFt(((FF$按气(水同向流的升流方式运行B生物膜反应器超高)(FF$进水区高度为)(FF$内设有进水管(橡胶微孔布气盘管$管路上分别装有气(水流量计B池内装页岩滤料$滤料层厚度为$((FF$滤层空隙率)(i$滤层容积为(‘(*’F*B为避免边壁效应或水流不均造成所取水样的差异$以滤板为始点在滤柱壁上每隔)(FF高度的同一圆周上均匀设置*个取样口$取样管内径为(FF$共沿滤层高度设置*处取样断面B试验装置结构见图B’套装置串联运行$第一级生物膜反应器采用好氧曝气模式$_0为*‘)aE‘*FUO4’第二级生物膜反应器采用低氧曝气模式$_0为(‘#a‘FUO4BML结果与分析本研究首先确定进水6O,为*|$在此低6O,的水质条件下$考察了[/2(两段进水分流比对好氧D低氧生物膜工艺脱氮效能的影响’进而在优化的[/2(进水分流比工况条件下$在’|a(|的6O,范围内$考察了该好氧D低氧生物膜工艺能够适‘储水槽’’‘水泵’*‘高位槽’E‘玻璃转子流量计水#’)‘阀门’%‘填料’$‘取样口’&‘曝气管’#‘玻璃转子流量计气#’(‘气泵图KL试验装置示意=AUB!5C:@FG9AC?AGULGF7R9@M9A8M9G;;G9A78应的原水6O,低限值BMOK!调节[/2对除污染效能的影响因为我国南方城市污水6O,最低可达*|左$&#’环!!境!!科!!学*’卷右$故在考察[/2对系统脱氮效能影响时$初步确定原水6O,为*|B同时$为了补充反硝化所需碳源$确定进水分流比为|B由于有)(i的原水直接进入低氧池中$导致好氧池和低氧池的[/2不同$故此阶段试验的[/2是针对全流程而言$是两池[/2之和B试验过程中$对应全流程[/2分别为)(’(#和%:的工况条件$每周期运行*(?B由于生物处理过程对于工况条件的改变适应缓慢$故分析数据时除去每周期初期(?不稳定的数据$并取每周期中后期’(?数据作平均值$调整[/2对好氧D低氧生物膜系统效能的影响见表’B表ML调整:XD对好氧.低氧生物膜系统效能的影响2GQ;@’!5QM9LG9@ML@F7SG;N@LR7LFG8C@MA8G@L7QACD;7P_0;@S@;QA7RA;FPA9:SGLA7M[/2项目60_OFU,4b,[cED,OFU,4b,0b’D,OFU,4b,0b*D,OFU,4b2,OFU,4b进水出水去除率Oi进水出水去除率Oi进水出水进水出水进水出水去除率Oi好氧池())E%$(‘**$‘%(‘&#$‘#(‘%‘‘$’*‘)E#‘%*$‘E*(‘’.低氧池)(*E%(‘’#‘##‘&)(‘&(‘#‘%’‘%*‘#E’‘E