基于DO/HRT协同控制和厌氧/好氧的污水连续流亚硝化研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangbaichi001
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厌氧氨氧化工艺因无需外加碳源、污泥产量低等优点成为目前已知最为节能、经济的脱氮途径,而作为厌氧氨氧化前段工艺的亚硝化的稳定运行一直是研究的热点和难点。目前,对亚硝化反应器类型的研究正在由SBR向连续流反应器转变,而CSTR(恒流搅拌反应器)作为典型的连续流反应器备受重视。文献中提到的亚硝化的控制因素主要有pH、温度、基质浓度、超声波处理、投加抑制剂、溶解氧(DO)、水力停留时间(HRT)、厌氧/好氧等。然而,在污水处理厂的实际运行中,pH、温度、基质浓度属于原水自然属性,难以人为改变;投加抑制剂在工程上的可行性和经济性仍有质疑;超声波处理对亚硝化的影响还存在较大争议。相比之下,DO/HRT协同控制以及厌氧/好氧的运行方式在实际工程中的可行性和经济性更强。然而,在对实际生活污水的处理上多采用SBR,而连续流的工程应用范围更广,但是连续流反应器因为回流的稀释等作用使得亚硝化很难成功的启动并稳定运行。基于此,本研究采用两组完全相同的两级CSTR,整个实验分为亚硝化启动阶段、稳定运行阶段、以及失稳后的恢复三个阶段。  在亚硝化启动阶段,1#和2#均接种等量的污水处理厂A2O曝气池的活性污泥,采用人工模拟生活污水,1#采用DO/HRT协同控制的方式启动,控制1#两级搅拌并曝气,两级DO分别为0.6-0.8mg/L和0.2-0.4mg/L,2#采用厌氧/好氧的启动策略,第一级只搅拌不曝气,经测定DO在0-0.1mg/L,第二级搅拌并曝气,控制DO在0.6-0.8mg/L,对两种启动方式的亚硝化效果和污泥沉降性能进行比较。结果表明,在常温18-22℃、氨氮质量浓度为95-100mg/L的条件下,采用厌氧/好氧工艺与DO/HRT协同控制工艺分别用了41d和26d成功启动了亚硝化。  在稳定运行阶段,以污水厂实际生活污水经A/O除磷后的出水为进水(氨氮浓度为40-43mg/L),控制1#和2#的HRT均为3h,对两种运行方式的亚硝化稳定性和曝气能耗进行比较。在后期因为生活污水水质波动较大的特点,1#和2#进水氨氮浓度由42.3mg/L下降到35.4mg/L,比较了两种运行方式对进水氨氮浓度下降的适应性。结果表明,当进水水质较稳定时(氨氮质量浓度为40-43mg/L),两种运行方式均能维持较稳定的亚硝化,且厌氧/好氧的运行方式节省了约20%的曝气能耗,当进水氨氮浓度下降时(由42.3mg/L下降到35.4mg/L),1#亚硝化失稳,2#亚硝化依然能保持稳定。  在连续流亚硝化的恢复阶段,1#和2#接种等量的原1#失稳亚硝化污泥,1#和2#分别采用先厌氧/厌氧后好氧/好氧和厌氧/好氧的恢复策略,其中1#厌氧/厌氧的时间长度取决于氨氧化率,当1#氨氧化率连续5d小于10%时,则进入好氧/好氧阶段,在好氧/好氧运行阶段,控制两级搅拌并曝气,DO分别为0.2-0.4mg/L和0.6-0.8mg/L,在恢复阶段2#一直采用厌氧/好氧运行,厌氧级只搅拌不曝气,经测定DO在0-0.1mg/L,好氧级搅拌并曝气控制DO为0.6-0.8mg/L。结果表明,经过连续厌氧饥饿后的亚硝酸盐氧化菌(NOB),在短时间好氧过程中不会恢复活性,且连续厌氧后好氧运行的亚硝化恢复时间比间歇厌氧亚硝化恢复时间缩短12d,亚硝化恢复后长时间的好氧/好氧运行易导致亚硝化失稳,连续厌氧饥饿后好氧恢复,恢复后采用厌氧/好氧间歇运行,有助于亚硝化的快速恢复并能维持较稳定运行。  综上,实验通过研究连续流亚硝化快速启动、稳定运行和高效恢复的方法,为亚硝化如何工程应用提供技术参考。
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