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氮磷是造成水体富营养化的主要原因,而传统脱氮除磷工艺普遍存在工艺流程长,占地面积大,基建及运行费用高等特点。开发新型的污水脱氮除磷工艺对于解决我国日益严重的能源危机问题,节省资金、提高污水处理效率具有重要意义。多点交替进水阶式A2/O脱氮除磷工艺通过转换进出水位置实现污泥和混合液的循环流动及混合液的自动回流。与普通A2/O工艺相比,具有无混合液回流设备、污泥回流量少、运行方式灵活、维护管理方便等优点。论文通过对该工艺特性及污染物去除机理的分析研究,优化了工艺运行方式,探讨了实时控制的策略。主要结果如下:
降低前好氧池内的DO浓度可以提高工艺除磷脱氮效果。将前好氧池DO浓度控制在2.0-3.0mg/L时,工艺的除磷脱氮效果和有机物去除效果都较好。兼顾脱氮与除磷的处理效果,确定最佳泥龄应控制在10d左右,污泥回流比为40%。优化以上工艺参数后,在进水COD、NH4+-N、TN、TP平均浓度为223mg/L、35.9mg/L、39.7mg/L、4.3mg/L时,各污染物相应的出水浓度分别为45mg/L、2.5 mg/L、11.2mg/L、0.42 mg/L左右,去除率可以达到80%、93%、72%、90%左右。各项指标都能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。C/N比是影响本工艺脱氮除磷的重要因素,当C/N≥5时,1#、2#、3#、4#池都能在设计要求的时间内完成反硝化,且C/N比越大,反硝化进行越快,反应进行的越彻底。TN的去除率从C/N比为4时的60%升至C/N比为7时的85.2%,之后继续提高C/N比,TN去除率不再随C/N比的增加而继续上升,始终保持在85%左右。随着进水C/N比的增加,聚磷菌可从进水中获得更多的有机碳源,进行PHB的合成和磷的释放,同时避免了N03-N对释磷产生的抑制作用,且C/N比越高,PAOs的释磷量和吸磷量越多,好氧吸磷速率越快,除磷效果越好。TP的去除率从C/N比为4时的73.8%升至6时的94.4%,之后继续提高C/N比值,TP的出水浓度都维持在0.2m/L左右。C/N比为4时,出水的TN和TP浓度都不能达到一级A标准,C/N比为5时,出水的TN浓度能达到一级A标准而TP浓度只能达到一级B标准。当C/N≥6时,所有出水水质指标都能达到一级A标准。
通过对进水量配比的优化,强化了工艺的氮磷去除效果。以城市生活污水为原水,在进水C/N比仅为5的条件下,当主体段缺氧池与厌氧池进水量配比为1:2时,除磷效果较好,出水都能达到一级A标准,且缺氧池反硝化除磷与厌氧池释磷作用在进水比为12时得到很大程度的提高。
处理过程中污染物浓度变化与状态参数的变化有着良好的对应关系:硝化反应的结束可以由DO的突跃点和pH的转折点来判断。反硝化结束时ORP出现拐点,pH由上升迅速转为下降,出现一个转折点。当系统中存在反硝化吸磷时,ORP在吸磷结束时出现上升平台。释磷结束后ORP和pH曲线均趋于平缓,且厌氧释磷的程度与ORP的绝对值有对应关系,释磷量越大,ORP的绝对值也越大。根据以上特征点本文给出了可行的实时控制策略。