雙污泥—誘導(dǎo)結(jié)晶除磷脫氮工藝特性及機理研究.pdf

1、隨著水體富營養(yǎng)化問題的日益嚴(yán)重，城鎮(zhèn)污水處理廠的出水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高。傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝由于存在碳源不足、聚磷菌與反硝化菌對碳源存在競爭、泥齡矛盾難以協(xié)調(diào)等問題，出水氮磷難以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn);另一方面，水體中過剩的磷導(dǎo)致了富營養(yǎng)化，但其本身是一種寶貴的資源。雙污泥反硝化聚磷-誘導(dǎo)結(jié)晶工藝(Anaerobic-Anoxic/Nitrifying/InducedCrystallizat

2、ion，A2N-IC)在有效地解決了上述問題的同時，還實現(xiàn)了磷資源的回收。
　　本文在成功培養(yǎng)了反硝化聚磷污泥和硝化污泥的基礎(chǔ)上，采用A2N工藝作為對比參照，考察了不同進(jìn)水水質(zhì)對A2N-IC處理效果影響;探討了A2N-IC工藝中生物除磷、化學(xué)結(jié)晶除磷的作用及兩者關(guān)系;解析了化學(xué)結(jié)晶除磷與生物除磷系統(tǒng)的平衡過程。首次提出具有強化磷回收功能的A2N-IC-SBR工藝，并針對A2N-IC-SBR工藝出水氨氮不能達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)的問題，提出

3、了改進(jìn)方案。上述內(nèi)容的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)雙污泥的馴化及其脫氨除磷動力學(xué)研究。采用進(jìn)水低碳高磷、兩階段的運行方式和逐步增加進(jìn)水氨氮濃度的方法成功培養(yǎng)馴化了反硝化聚磷污泥和硝化污泥，并考察了其脫氮除磷的特性。結(jié)果表明:硝化速率滿足零級動力學(xué)方程，好氧聚磷速率和缺氧聚磷速率均滿足一級動力學(xué)方程;好氧聚磷污泥在未經(jīng)過厭氧/缺氧階段的馴化時已經(jīng)具有了一定的反硝化聚磷能力，在不同濃度的硝酸鹽和亞硝酸鹽條件下，具有與反硝化聚磷污泥相

4、似的脫氮除磷特性。
　　(2)不同進(jìn)水水質(zhì)對A2N-IC處理效果的影響。采用A2N工藝作為參照，考察了進(jìn)水水質(zhì)對A2N-IC脫氮除磷效果的影響。研究表明:在進(jìn)水COD為250～300mg/L、氨氮為30～45mg/L、TP為4～14mg/L時，連續(xù)流A2N-IC出水TP小于0.2mg/L，均達(dá)到GB18918-2002一級A標(biāo)準(zhǔn)。與連續(xù)流A2N工藝相比，具有明顯的優(yōu)勢。A2N-IC工藝中獲得的結(jié)晶產(chǎn)物為羥基磷酸鈣，能夠達(dá)到磷工業(yè)的

5、回收標(biāo)準(zhǔn)。氨氮和COD的去除效率與進(jìn)水關(guān)系不大，均保持在85％左右。
　　(3)A2N-IC工藝特性與除磷機理研究。與A2N工藝相比，在相同進(jìn)水條件下A2N-IC的釋磷量明顯降低，但A2N-IC系統(tǒng)仍然保留了強化生物除磷系統(tǒng)的特性，生物凈除磷量以及聚磷量與釋磷量的比值在A2N-IC工藝中有明顯的提高;誘導(dǎo)結(jié)晶化學(xué)除磷在系統(tǒng)中具有雙重作用:一方面增加了工藝對TP的去除途徑，另一方面可以解決聚磷負(fù)荷與電子受體比例不協(xié)調(diào)的問題，為缺氧聚

6、磷提供適宜的氮磷比;生物除磷系統(tǒng)和化學(xué)除磷系統(tǒng)的關(guān)系比較復(fù)雜，它們共同除磷，但是在低磷條件下存在著對系統(tǒng)中磷的競爭;A2N工藝從加入化學(xué)除磷開始至A2N-IC工藝穩(wěn)定過程中，其結(jié)晶除磷占總除磷量的比例下降，穩(wěn)定狀態(tài)下最低;A2N-IC工藝中存在一種內(nèi)在自發(fā)的生物除磷和化學(xué)除磷分配的調(diào)節(jié)功能，這種調(diào)節(jié)功能能夠在一定程度上削弱突然改變（提高或降低）化學(xué)除磷量對系統(tǒng)的影響。
　　(4)首次提出了新型A2N-IC-SBR工藝，并考察了其強

7、化磷回收特性。與原有的連續(xù)流A2N-IC工藝相比，在強化磷回收方面A2N-IC-SBR具有明顯優(yōu)勢，化學(xué)除磷效率由連續(xù)流A2N-IC工藝中的9.9％～13.6％增加到A2N-IC-SBR工藝中41.2％～49.9％;且獲得了片狀的結(jié)晶產(chǎn)物。針對氨氮出水有時不能達(dá)標(biāo)的情況，提出了改進(jìn)方案，氨氮、TN、TP出水濃度均能夠達(dá)到GB18918-2002一級A標(biāo)準(zhǔn)。
　　(5)連續(xù)流A2N-IC工藝中鈣離子的變化規(guī)律。結(jié)果表明:在生物除磷反

8、應(yīng)器中存在鈣磷沉淀或鈣磷沉淀物溶解的現(xiàn)象。鈣離子濃度在厭氧池和缺氧池出現(xiàn)下降，一部分形成鈣磷不穩(wěn)定結(jié)合物，另一部分在厭氧池中形成鈣磷沉淀;硝化池和后置曝氣池的鈣離子濃度上升，說明鈣磷不穩(wěn)定結(jié)合物在較低pH或好氧聚磷的條件下又分解出鈣離子。
　　論文的主要創(chuàng)新之處為:(1)首次提出A2N-IC-SBR新工藝，與連續(xù)流A2N-IC工藝相比，A2N-IC-SBR在強化磷回收上具有明顯的優(yōu)勢;(2)首次發(fā)現(xiàn)了A2N-IC系統(tǒng)中存在一種內(nèi)在

9、自發(fā)的生物除磷和化學(xué)除磷分配的調(diào)節(jié)功能，該功能可在一定程度上削弱擾動對系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響;分析了系統(tǒng)由剛加入化學(xué)除磷的不穩(wěn)定狀態(tài)到化學(xué)除磷和生物除磷之間建立了新平衡的穩(wěn)定狀態(tài)這一過渡過程;總結(jié)了化學(xué)除磷在A2N-IC工藝中的雙重作用。
　　綜上，與傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝相比，連續(xù)流A2N-IC工藝和A2N-IC-SBR工藝在脫氮除磷效果和磷回收功能上有明顯的優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。本研究為該新型工藝的推廣應(yīng)用提供了重要的理論與技術(shù)基