连续流前置A/O工艺短程硝化反硝化的实现及稳定性研究

【摘要】低C/N比废水的生物脱氮处理普遍存在碳源不足的问题,采用传统脱氮工艺处理时脱氮效率受到限制,而短程硝化反硝化生物脱氮工艺能够节省25%的曝气量和40%的反硝化碳源,对于处理低C/N比污水具有独特的优势。本文采用传统的前置A/O工艺(前置A/O-BNR)及前置A/O生物膜复合工艺(前置A/O-HBNR),研究连续流反应器内短程硝化反硝化的实现、稳定运行及过程的优化控制,探索在启动及稳定运行过程中氮的去除途径、微生物胞外聚合物分泌情况及微生物群落特征。并针对污水处理设施可能存在的水质波动的特点,对A/O-HBNR系统抗短期水质冲击能力进行了研究。研究结果如下：(1)以低C/N比废水作为进水,控制好氧池DO浓度在1.0～1.5mg/L,前置A/O-BNR和前置A/O-HBNR成功实现了短程硝化反硝化。在稳定运行阶段,前置A/O-BNR中氨氮去除率基本维持在90%以上,平均亚硝酸盐积累率为64.5%,总氮的平均去除率为74.4%；前置A/O-HBNR中氨氮的平均去除率为95.7%,平均亚硝酸盐积累率为63.6%,总氮的平均去除率为88.1%。与前置A/O-BNR相比,前置A/O-HBNR在总氮的去除效果上具有更大的优势。通过氮平衡计算发现,前置A/O-BNR的总氮主要通过在缺氧池的短程反硝化脱除,而前置A/O-HBNR中总氮的去除随着反应器的稳定运行,逐步由以短程反硝化(缺氧池)为主的脱氮途径转变为以同步硝化反硝化(好氧池)为主的脱氮途径。(2)对前置A/O-BNR和前置A/O-HBNR在短程硝化反硝化启动及稳定运行过程中硝化污泥特性及微生物群落特征变化的分析发现,当系统不稳定时,微生物会大量分泌胞外聚合物(EPS),其中污泥的松散附着型胞外聚合物(LB-EPS)含量在反应器运行过程中变化明显。在启动和稳定运行过程中,由于好氧池的低溶解氧条件,两套反应器均发生了污泥膨胀。通过测定分析污泥指数(SVI)以及EPS含量发现,SVI与污泥的LB-EPS含量呈正相关,与LB-EPS中蛋白质的含量也呈正相关。由低溶解氧引起的污泥膨胀并没有影响总氮的去除效果。SOUR和qRT-PCR结果均表明,在启动运行后期,氨氧化菌(AOB)数量已经在系统中占优势,经过54天的稳定化运行,AOB的数量继续逐渐增加,而亚硝酸盐氧化菌(NOB)从启动到稳定运行阶段都一直能检测到,没有从系统中完全被淘洗。但是与全程硝化反硝化阶段相比,NOB的数量已经显著下降。(3)系统地研究了进水C/N比、有机氮、Cu2+浓度的水质冲击对前置A/O-HBNR处理低C/N比废水性能的影响。结果表明,在进水C/N比为2和4的冲击后,前置-A/O-HBNR的总氮去除率分别下降了15.3%和25.3%。生物膜和悬浮污泥分泌的EPS含量均受到C/N比变化的影响。有机氮的水质冲击基本对系统的运行性能,即氨氮和总氮的去除效果没有显著影响,但是对悬浮污泥分泌的EPS含量有一定影响。Cu2+浓度为1mg/L、2mg/L和5mg/L的水质冲击后,总氮的去除率分别下降了5.2%,9.9%和28.7%。进水Cu2+浓度为2mg/L时对好氧池的同步硝化反硝化脱氮产生抑制。进水Cu2+浓度为5mg/L时进一步对缺氧池的反硝化脱氮产生抑制,恢复至原进水条件后系统无法恢复至原运行效能,水质有进一步恶化的趋势。
【作者】徐恒娟；
【导师】殷峻；沈东升；
【作者基本信息】浙江工商大学，环境工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】低C/N比；短程硝化反硝化；连续流反应器；水质冲击；

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