论文部分内容阅读
新型半亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺相比传统的硝化反硝化工艺,可节省约50%的曝气能耗和将近100%的有机碳源,污泥产率低等优点已成为近些年的研究热点。并成功应用于高温高氨氮废水的处理,然而采用该组合工艺处理常温低基质生活污水同步脱氮除碳的研究鲜见报道。本文分别对半亚硝化和厌氧氨氧化进行工况优化,然后探究组合工艺处理生活污水的效能,以期为实际工程的应用提供理论的指导与借鉴。(1)SBR半亚硝化研究结果:(1)考察曝气量对实现半亚硝化稳定性的影响。在缺氧/好氧的模式下运行,控制温度为26℃,曝气量分别为100、150和200L·h-1,反应分别运行至27、40和37周期,出水中NH4+-N的浓度均约为30.0 mg·L-1;反应分别运行至33、42和39周期,NO2--N浓度稳定在30.0 mg·L-1左右,NO2--N积累率均高于96.0%,都实现了稳定的半亚硝化,为后置的厌氧氨氧化反应提供合适的进水基质浓度。(2)考察温度对实现半亚硝化稳定性的影响。温度为32℃,24℃和12℃,曝气量控制为100 L·h-1,出水中NH4+-N浓度分别在43、38和53周期时稳定至32.94、32.39和44.19 mg·L-1;出水中NO2--N/NH4+-N分别为0.87、1.00和0.34,即在温度为32℃和24℃条件下实现了稳定的半亚硝化,为后置的厌氧氨氧化反应提供合适的进水基质浓度,而在12℃条件下没能实现半亚硝化,由于低温抑制了AOB的活性。(2)ASBR厌氧氨氧化研究结果:(1)考察HRT对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳性能的影响。HRT分别为36h、33h、30h和27h,结果表明HRT为33h时,厌氧氨氧化系统的脱氮除碳性能最佳:出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为1.36、0.47、5.76和49.79mg·L-1,TNLR和TNRR的平均值分别为0.056和0.050 kg·(m3·d)-1;△NO2--N/△NH4+-N和△NO3--N/△NH4+-N分别为1.17和0.15,两者均小于厌氧氨氧化反应的理论值,由于进水中携带COD,发生异养反硝化所致。在整个试验过程中,COD的出水浓度随HRT的缩短逐渐地降低,厌氧氨氧化与异养反硝化达到协同脱氮除碳。系统中厌氧氨氧化反应对脱氮的贡献率随着HRT的缩短逐渐减小,而异养反硝化对脱氮的贡献率则随着HRT的缩短逐渐地增加。(2)考察NO2--N/NH4+-N对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳性能的影响。进水中NO2--N/NH4+-N分别为0.40.6、0.60.8、0.81.0、1.01.2、1.21.4和1.41.6,研究发现,进水中NO2--N/NH4+-N在1.41.6之间时系统的脱氮除碳效能最佳,出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD的平均浓度分别为2.14、1.07、6.52和30.50mg·L-1,达到了协同脱氮除碳的作用;△NO2--N/△NH4+-N和△NO3--N/△NH4+-N分别为1.60和0.17。随着进水中NO2--N/NH4+-N的逐渐增加,厌氧氨氧化对系统脱氮的贡献率逐渐地减小,而异养反硝化对系统脱氮的贡献率逐渐地增加,因此系统内厌氧氨氧化与异养反硝化存在一定的协同和竞争关系。(3)考察常温下进水负荷对厌氧氨氧化性能恢复的影响。对搁置1个月的厌氧氨氧化污泥进行恢复,温度控制为24℃,HRT为33h,分为四个阶段,每一阶段通过增大进水NO2--N浓度来增大氮负荷。结果表明,在第Ⅲ阶段(进水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为41.69、37.36、2.40和85.78147.78mg·L-1)时,反应至81周期,出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为2.11、0.98、6.54和34.50 mg·L-1,厌氧氨氧化性能得到了良好的恢复。(4)考察COD/NH4+-N对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳性能的影响。进水中COD/NH4+-N分别为23、35、57和79,发现当COD/NH4+-N为35之间时,出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD浓度分别为2.46、0.48、7.58和35.20mg·L-1,说明耦合系统脱氮除碳的效果良好。进水中COD/NH4+-N是影响厌氧氨氧化协同反硝化效果是否良好的重要因素,在过低的COD浓度下,厌氧氨氧化和反硝化不能达到良好的协同作用,而过高的COD浓度会抑制厌氧氨氧化菌的活性,促进反硝化作用的发生。(3)SBR半亚硝化+ASBR厌氧氨氧化组合工艺研究结果:(1)半亚硝化和厌氧氨氧化反应均实现稳定运行后,考察该组合工艺处理生活污水的效能。在半亚硝化最佳运行条件(温度为24℃,曝气量为100L·h-1)下,探究缺氧:好氧对半亚硝化的影响,缺氧:好氧分别为3:4、1:2和2:5,半亚硝化出水中NO2--N/NH4+-N分别为0.84、1.18和1.55,COD/NH4+-N分别约为3.24、3.83和4.22,都实现了稳定的半亚硝化。(2)在厌氧氨氧化反应最佳运行条件(HRT为33h,NO2--N/NH4+-N为1.41.6,COD/NH4+-N为35)下,探究不同进水条件(直接以SBR半亚硝化出水作为厌氧氨氧化反应的进水)对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳的影响,结果发现进水中NO2--N/NH4+-N为1.55,COD/NH4+-N为4.22时,出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD的浓度分别为2.79、0.49、4.24和35.79 mg·L-1,厌氧氨氧化耦合反硝化实现了良好的协同脱氮除碳效果。