基于CAST工藝的低碳氮比城市污水高效脫氮調控技術研究.pdf

1、三峽成庫后，因水流減小導致水體自凈能力的減弱，氮磷過量排放引起的庫區(qū)富營養(yǎng)化問題越來越嚴峻，尤其在前年無錫太湖藍藻事件，更引起人們對三峽庫區(qū)氮磷過量排放的擔憂，對庫區(qū)污水進行深度除磷脫氮的要求越來越迫切。CAST工藝(CyclicActivated Sludge Technology)作為SBR一種新的變型工藝，具有良好的脫氮除磷功能，又由于其占地面積較小、無需初沉池和二沉池、基建及運行費用低，比較適合三峽庫區(qū)地少和運行經(jīng)費緊張的特點，

2、同時CAST工藝由于設置生物選擇池限制絲狀菌的生長，操作自動化程度高、勞動強度低等優(yōu)點，近年來在我國特別是三峽庫區(qū)的應用越來越廣泛。
　　 雖然CAST工藝的研究很多，但其生產(chǎn)性試驗的研究尚處于初步階段，本課題針對TN平均約60mg/L的高氮城市進水CAST工藝，對其污泥培養(yǎng)馴化、工藝調試、優(yōu)化運行控制全程和運行過程中生化系統(tǒng)中微生物變化等進行了系統(tǒng)而深入的研究。在2008年，對CAST工藝去除CODCr、TN、NH3-N等污染

3、物的特性進行了研究，并就生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題進行了分析。通過對影響CAST工藝運行關鍵性參數(shù)進行調整，對影響因素的不同作用規(guī)律進行了系統(tǒng)研究，尋找適合李家沱污水處理廠水質水量的冬季低溫期和常溫期最佳運行模式。在對2008年各種運行數(shù)據(jù)分析的前提下，重點對影響脫氮的因素及規(guī)律進行了分析，提出適合李家沱污水處理廠將來水量增大脫氮壓力增加的運行模式。在2009年的實驗中對脫氮過程ORP的變化規(guī)律、影響因素和指示作用以及微生物與脫氮的關系等進行了初

4、步的研究。
　　 在實驗工程中采用了五種運行模式來研究CAST工藝，即A：進水0.5h-進水/曝氣1.5h-沉淀1h-潷水1h；B(初步設計采用模式)：進水/曝氣2h-沉淀1h-潷水1h；C：進水/曝氣2h-微曝1h-沉淀1h-潷水1h；D：進水1h-曝氣2h-沉淀2h-潷水1h：E：進水/曝氣3h-沉淀2h-潷水1h。根據(jù)近一年的實際運行情況，選定C模式：進水/曝氣2h-微曝1h-沉淀1h-潷水1h為冬季低溫期運行模式，對DO

5、、MLSS等運行參數(shù)進行了優(yōu)化，主曝階段DO控制在3.0～4.0mg/L，微曝階段DO控制在0.5mg/L以下，污泥齡控制為15～20d，MLSS值控制在4000～6000mg/L，污泥回流比約30％時，系統(tǒng)可取得最好的脫氮效果，此時脫氮率基本在75％左右。選定了B模式(設計模式)：進水/曝氣2h-沉淀1h-潷水1h為常溫期運行模式，并通過實驗確定MLSS、DO等運行參數(shù)，DO控制2.0～3.0mg/L，MLSS值控制在4000～500

6、0mg/L，相應的污泥齡為14～16d，污泥回流比為20％時系統(tǒng)處理效果最優(yōu)。
　　 通過近2年的實驗研究，發(fā)現(xiàn)CAST工藝采用不同的運行模式時，處理效果顯著不同；在對CAST工藝實際運行管理中，應首先摸清實際進水情況，根據(jù)實際進水水質合理選定運行模式和各項控制參數(shù)，重視進水中因工業(yè)廢水進入產(chǎn)生的高氮和低C：N現(xiàn)象帶來的脫氮壓力；在實際設計中，為取得較好的脫氮效果，建議氮負荷率取值不應高過0.04gN/gMLSS.d；污泥齡控制

7、在15～20d左右。
　　 目前，李家沱污水處理廠進行較少，負荷不高，未來水量增大會帶來嚴重脫氮壓力，因此本課題進行了強化同步硝化反硝化試驗，提出了DO水平梯級控制的概念。運用DO梯級控制，合理選擇運行參數(shù)，CODCr、BOD5等污染物可以得到穩(wěn)定有效的去除效率，而TN的去除率也提高了10％～15％左右，出水TN濃度基本在15mg/L以下，TN出水平均在11mg/L左右，達到或接近《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918

8、-2002)一級A標準。
　　 ORP作為運行控制參數(shù)之一，在脫氮過程中越來越顯示其作用，為此，在2009年進行ORP與脫氮效果的初步研究，尋找和探索了CAST工藝中厭氧區(qū)和主反應區(qū)ORP與CODcr、NH3-N、硝態(tài)氮等物質濃度的關系。研究ORP值隨進水水質變化而變化，但ORP的變化有一定的規(guī)律，在厭氧區(qū)ORP和CODCr、NH3-N的濃度乘積與硝態(tài)氮濃度的比值的對數(shù)線性相關性較好R2=0.9146，在主反應區(qū)曝氣階段ORP值

9、與LnDO相關性系數(shù)為R2=0.8708。
　　 污水處理裝置中起污水凈化作用的主要是各種細菌，微生物與細菌之間存在相互依賴的功能關系，微型動物的群落結構在很大程度上反應細菌群落結構，因此，微生物可以指示污水處理效果的好壞。通過對CAST工藝微生物特別是纖毛蟲種類、數(shù)量的變化和對應的出水理化參數(shù)的Pearson相關性分析的研究證明：有肋檐纖蟲、龍骨漫游蟲、小口鐘蟲為微生物的優(yōu)勢種；纖毛蟲中優(yōu)勢種屬與出水的理化參數(shù)呈一定的相關性，