生物膜對(duì)城市污水處理廠營(yíng)養(yǎng)物去除系統(tǒng)硝化的強(qiáng)化效果

【摘要】：目前,城市污水處理廠生物脫氮除磷工藝多采用A2/O及其改進(jìn)型活性污泥工藝,此類(lèi)工藝的弊端在于功能菌對(duì)污泥齡的要求與實(shí)際運(yùn)行的偏離。這種情況在低溫條件下更為嚴(yán)重,由于硝化菌對(duì)溫度更為敏感,生長(zhǎng)速率更低,因此,二者的偏離更大,這是造成我國(guó)北方地區(qū)城市污水處理廠冬季脫氮效果差的主要原因。為了維持低溫下的脫氮(硝化)效果,污水處理廠一般采取降低污泥負(fù)荷、延長(zhǎng)污泥齡和增加污泥回流等措施,但這無(wú)疑會(huì)降低系統(tǒng)的處理能力和除磷效率、增加運(yùn)行費(fèi)用。通過(guò)在活性污泥系統(tǒng)中投加懸浮填料,形成附著態(tài)和懸浮態(tài)微生物共存體系,可在不延長(zhǎng)污泥齡的條件下增加系統(tǒng)中硝化菌濃度,在維持除磷能力和效果的前提下,提高脫氮效果。近年來(lái),這種方法已逐漸被應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外城市污水處理廠的升級(jí)改造,并取得了一定的效果。然而有關(guān)生物膜和活性污泥中硝化菌的份額以及對(duì)硝化的貢獻(xiàn)鮮為報(bào)道。本研究針對(duì)西安市第四污水處理廠二期在好氧段投加懸浮填料的A2/O工藝(簡(jiǎn)稱(chēng)填料-A2/O工藝),分夏季和冬季兩個(gè)階段監(jiān)測(cè)好氧區(qū)不同形態(tài)的氮的沿程變化和生物膜與活性污泥的最大比硝化速率,計(jì)算硝化菌所占份額及投加填料后系統(tǒng)增加的生物量,探討活性污泥與生物膜中硝化菌對(duì)硝化的貢獻(xiàn),最后探討不同SCOD/NH4+-N下生物膜的生長(zhǎng)情況以確定填料的投加位置。論文獲得的主要研究結(jié)果如下:(1)夏季平均水溫23.0℃,氨氮在好氧區(qū)第三個(gè)廊道末即減小為3.7mg/L,達(dá)到了一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn),可見(jiàn)好氧區(qū)夏季約有2/5容積富余?；钚晕勰郃UR和NUR分別為4.43mg NH4+-N/g VSS·h和4.73mg NO2--N/g VSS·h,生物膜AUR和NUR為2.95 mg NH4+-N/g VSS·h和3.77mg NO2--N/g VSS·h,活性污泥中硝化菌的份額約為生物膜的2倍;且活性污泥生物量3859mg/L,生物膜為1530mg/L(填料),折算至整個(gè)好氧區(qū)生物膜生物量為67 mg/L。溫度較高時(shí),活性污泥中硝化菌發(fā)揮主要作用,生物膜對(duì)系統(tǒng)硝化無(wú)強(qiáng)化作用。(2)冬季低溫平均水溫14℃,活性污泥AUR和NUR分別為3.16mg NH4+-N/g VSS·h和3.39mg NO2--N/g VSS·h,生物膜AUR和NUR為3.63mg NH4+-N/g VSS·h和4.17mg NO2--N/g VSS·h,生物膜上硝化菌所占的份額稍高于活性污泥。冬季生物膜生物量為3690mg/L(填料),活性污泥的生物量為3187mg/L,生物膜膜厚平均為130μm。折算至整個(gè)好氧區(qū)生物膜生物量為162 mg/L。當(dāng)投加的填料占硝化總?cè)莘e的4.4%時(shí),生物膜對(duì)系統(tǒng)硝化的貢獻(xiàn)約占5.5%,而活性污泥為94.5%。生物膜對(duì)系統(tǒng)硝化有一定的強(qiáng)化作用,但與國(guó)外同類(lèi)工程相比生物膜貢獻(xiàn)量相對(duì)較小,原因?yàn)橄到y(tǒng)的負(fù)荷較小,填料區(qū)氨氮濃度較低,隨著污水處理廠負(fù)荷的提高,生物膜的貢獻(xiàn)將逐漸提高。(3)A2/O好氧區(qū)沿程SCOD/NH4+-N值分別為4.8、3.9、3.0、3.0,在好氧區(qū)第三個(gè)廊道SCOD/NH4+-N為3.0,生物膜AUR為3.87mg NH4+-N/g VSS·h,NUR為4.88mg NO2--N/g VSS·h,生物量為2854mg/L(填料),此時(shí)生物膜對(duì)系統(tǒng)硝化的貢獻(xiàn)最大,故可考慮將填料區(qū)設(shè)置在A2/O好氧區(qū)第三個(gè)廊道。 【關(guān)鍵詞】：城市污水處理 A2/O 懸浮填料 硝化活性 生物量
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1. 緒論9-21
• 1.1 水體污染及N、P的危害9-10
• 1.2 低溫生物脫氮除磷10-12
• 1.3 生物膜-活性污泥復(fù)合工藝12-18
• 1.3.1 基本原理及優(yōu)缺點(diǎn)12-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.4 投加填料-A~2/O工藝工程應(yīng)用實(shí)例18
• 1.5 課題研究?jī)?nèi)容及意義18-21
• 1.5.1 課題研究意義18-19
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容19-21
• 2. 工程概況及試驗(yàn)材料與方法21-29
• 2.1 西安市第四污水處理廠概況21-23
• 2.2 填料23-24
• 2.3 檢測(cè)項(xiàng)目及方法24-29
• 2.3.1 檢測(cè)方法及設(shè)備24-25
• 2.3.2 最大比硝化活性測(cè)定25-27
• 2.3.3 生物膜生物量測(cè)定及微生物形態(tài)觀測(cè)27-29
• 3. 填料-A~2/O系統(tǒng)處理效果及夏季生物膜硝化過(guò)程的貢獻(xiàn)29-35
• 3.1 填料-A~2/O系統(tǒng)處理效果29
• 3.2 宏觀分析投加填料與整個(gè)好氧區(qū)的容積比29-30
• 3.3 夏季A~2/O好氧區(qū)不同形態(tài)氮的沿程變化30-31
• 3.4 夏季生物膜與活性污泥對(duì)系統(tǒng)硝化的貢獻(xiàn)31-33
• 3.4.1 生物量計(jì)算31
• 3.4.2 生物膜與活性污泥中硝化菌所占的份額31-33
• 3.5 小結(jié)33-35
• 4. 冬季生物膜中硝化菌對(duì)A~2/O工藝硝化過(guò)程的貢獻(xiàn)35-47
• 4.1 冬季A~2/O好氧區(qū)沿程各種形態(tài)氮的變化35-36
• 4.2 冬季生物膜與活性污泥中硝化菌對(duì)硝化的貢獻(xiàn)36-42
• 4.2.1 生物膜檢測(cè)及生物量計(jì)算36-38
• 4.2.2 生物膜與活性污泥中硝化菌所占的份額38-41
• 4.2.3 生物膜和活性污泥對(duì)硝化的貢獻(xiàn)41-42
• 4.3 不同溫度下生物膜對(duì)系統(tǒng)硝化貢獻(xiàn)的對(duì)比42-43
• 4.4 不同溫度下填料生物膜生物量的變化43-44
• 4.5 小結(jié)44-47
• 5. 不同SCOD/NH_4~+-N下填料生物膜的生長(zhǎng)情況47-53
• 5.1 宏觀分析A~2/O各段容積47
• 5.2 填料生物膜掛膜階段47-49
• 5.3 好氧區(qū)沿程SCOD、NH_4~+-N變化49-51
• 5.4 不同SCOD/NH_4~+-N下生物膜生物量及硝化速率51-52
• 5.5 小結(jié)52-53
• 6. 結(jié)論53-55
• 致謝55-57
• 參考文獻(xiàn)57-63
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63

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