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随着全球经济的快速发展,人类社会与自然环境间的矛盾也愈发凸显,为应对全球范围内的水资源枯竭和水环境污染,我国政府大力倡导低碳经济,主张建立资源节约型和环境友好型社会,在保证经济可持续发展的同时努力实现人与自然的和谐相处。鉴于此,张杰、李冬等研究者率先在国内城市污水处理领域提出“污水再生全流程”的创新性理念,即通过改良传统A/O生物除磷工艺与能耗低、处理效果好的厌氧氨氧化工艺间的优化耦合,实现以最小环境代价与最低资源消耗完成最大程度去除污染物并最终满足排放要求的目标。
本试验针对“污水再生全流程”中的首端处理单元——A/O深度除磷进行了研究。与传统A/O除磷工艺不同,本单元在深度除磷和去除有机污染物的同时要为全流程中的后续亚硝化单元提供“高NH4+-N,低Nox--N”的进水。因此,试验通过在系统中快速建立PAOs(聚磷菌)的优势菌群地位,抑制硝化与反硝化菌的增殖,进而减少由硝化反应造成的系统氨态氮的转化和损失。
针对原污水中污染物的组成及后续自养脱氮单元的进水要求,本试验主要从深度除磷、氨态氮的保留及COD的转化和去除三个方面进行研究。试验结果表明:厌氧段释磷量与好氧段吸磷量间存在较好的线性关系,PAOs在厌氧阶段释磷的多寡直接影响后续好氧阶段磷的吸收程度,在此过程中,系统NSCOD在一定范围内也会影响磷的去除,出水TP浓度随着NSCOD的升高而降低。通过调控系统的HRT(水力停留时间)和DO(溶解氧)浓度,在保证深度除磷的基础上可以有效抑制硝化和反硝化反应的发生,降低出水中Nox--N浓度,减少总氮的损失。此外,试验结果表明:整个系统的COD去除率相对稳定,调控上述运行参数对于COD的去除并无明显影响,出水COD浓度始终维持在50 mg/L左右,满足城镇污水排放一级A标准。
“污水再生全流程”是实现水资源循环利用和可持续发展的有效途径。其首端A/O生物除磷单元经过对传统工艺的改良,实现了COD和含磷污染物的深度去除,同时可以保证出水中的氨态氮浓度满足后续亚硝化单元的进水要求。此外,在确保处理效果的前提下通过调控混合液DO浓度,比同等条件下的传统工艺节约50％左右曝气量,很大程度上降低了处理能耗。