多段進(jìn)水A-O生物膜脫氮工藝運(yùn)行性能研究.pdf

1、隨著我國社會的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，水體的氮元素污染問題日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)的生物脫氮工藝具有污泥產(chǎn)量大，運(yùn)行費(fèi)用高，占地面積大，基建費(fèi)用高等缺點(diǎn)。研究人員積極開展新型脫氮工藝的研發(fā)和對傳統(tǒng)生物脫氮工藝的改進(jìn)，其中多段進(jìn)水A/O生物脫氮工藝具有TN去除效率高、污泥產(chǎn)量少、基建費(fèi)用低、運(yùn)行費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)，受到了研究人員的廣泛關(guān)注。
　　 本研究通過建立一種同時(shí)對多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的進(jìn)水流量和反應(yīng)單元容積進(jìn)行優(yōu)化分配的

2、方法，提升了該工藝的運(yùn)行性能。針對多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝開展了理論分析、試驗(yàn)研究和基于生化反應(yīng)動力學(xué)的數(shù)值模擬，基于理論分析及試驗(yàn)研究結(jié)果，并根據(jù)對運(yùn)營中的高速公路服務(wù)區(qū)排放污水水質(zhì)水量的調(diào)查，對處理高速公路服務(wù)區(qū)污水的多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的運(yùn)行策略進(jìn)行了優(yōu)化。主要得出以下結(jié)論：
　　 (1)基于COD與NO-3-N按一固定比例進(jìn)入多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝各段缺氧池的原則對工藝的流量進(jìn)行分配，可以使該工藝在理論

3、上達(dá)到最大的TN去除效率。通過對等流量分配模式和優(yōu)化模式下工藝出水水質(zhì)的分析計(jì)算，說明按照優(yōu)化模式對多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的進(jìn)水流量進(jìn)行分配可以提高該工藝的TN去除效率。多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的流量分配系數(shù)與工藝分段數(shù)、進(jìn)水COD與總凱氏氮(TKN)的比值（C/N比）和缺氧池進(jìn)水中COD與NO-3-N的比值（α，mgCOD/mgNO-3-N）有關(guān)；
　　 (2)多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的最大TN去除效率與進(jìn)水C/

4、N比(m)，回流比(R)和α有關(guān)。當(dāng)進(jìn)水C/N比較高，即m≥α?xí)r，該工藝的最大TN去除效率隨著R的增大而增大。當(dāng)進(jìn)水C/N比較低，即m＜α?xí)r，此時(shí)存在一臨界回流比Rm，當(dāng)R＜Rm時(shí)，該工藝的最大TN去除效率隨R的增大而增大；當(dāng)R≥Rm時(shí)，該工藝的最大TN去除效率為一定值，與R無關(guān)；
　　 (3)在多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的進(jìn)水流量分配和反應(yīng)單元的容積設(shè)計(jì)中存在最優(yōu)α值。基于ASM1模型的數(shù)值模擬結(jié)果，多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮

5、工藝的進(jìn)水流量和各反應(yīng)單元容積的設(shè)計(jì)中可選擇α等于7mgCOD/mgNO-3-N。試驗(yàn)結(jié)果表明選擇α等于7mgCOD/mgNO-3-N對工藝的進(jìn)水流量和各處理單元的容積進(jìn)行分配是合適的；
　　 (4)等流量分配模式下，回流比對三段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的TN去除效率有一定的影響。當(dāng)回流比小于3/4時(shí)，該工藝的TN去除效率隨著回流比的增大而增大；當(dāng)回流比為1時(shí)，該工藝的TN去除效率略低于回流比為3/4時(shí)的TN去除效率；
　

6、　 (5)當(dāng)進(jìn)水COD和NH;-N濃度分別為1000mg/L和100mg/L時(shí)，水力停留時(shí)間為36h，回流比為1/3時(shí)，等流量分配模式和優(yōu)化模式下三段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的TN去除效率分別為80.3％和88.8％。本研究中建立的同時(shí)對工藝的進(jìn)水流量和各反應(yīng)單元容積進(jìn)行優(yōu)化分配的方法可以提高多段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的TN去除效率；
　　 (6)本研究中建立的基于ASM模型構(gòu)架的多基質(zhì)多種類微生物的零級反應(yīng)一維生物膜動力學(xué)

7、模型適用于三段進(jìn)水A/O生物膜脫氮工藝的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行結(jié)果的模擬，該模型可以較好地模擬各單元出水水質(zhì)。將模型應(yīng)用于反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)變化時(shí)的動態(tài)模擬，可以預(yù)知水質(zhì)及生物量的變化過程，有助于理解反應(yīng)器中發(fā)生的生化現(xiàn)象，對指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過程有很大的實(shí)際意義；
　　 (7)高速公路服務(wù)區(qū)污水屬高濃度COD高濃度氨氮生活污水。在設(shè)計(jì)高速公路服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)施時(shí)，污水量時(shí)變化系數(shù)不宜按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006)或者按照常規(guī)小流量生