论文部分内容阅读
提高污水处理率和处理程度，加强城市污水处理厂的脱氮除磷效能成为必需。但是污水中碳源的日益匮乏，给原本脱氮、除磷的两个矛盾体提出了更为严峻的挑战。另一方面，城市污水中污染物浓度通常较低(CODcr浓度通常都低于300mg/L)，污水中一低两高（低碳高氮磷）的现状，导致城市污水处理厂污泥负荷处于较低水平，工艺脱氮除磷效果受限，进而限制了出水水质的进一步提高。膜生物反应器(MBR)工艺以其膜自身的高效截留作用，具有处理效果好、占地面积小、剩余污泥排放少、不受污泥膨胀的影响、自动化程度高等诸多优点，为现有污水处理厂的提标改造提供了一个新的思路。但是，MBR工艺运行能耗高、吨水投资高、除磷效果不佳等缺陷也成为该技术得以推广应用的瓶颈。本课题结合现有污水处理工艺的发展及污水处理厂的技术需求，借助活性污泥动力学模型的手段，开发了MBR工艺的模拟系统，并通过现场实测数据，对模型中的部分动力学参数进行了矫正。在此基础上，开展了中试试验，对MBR工艺的除污性能进行了详细的研究，并基于进水方式及水量分配、混合液回流比、水温、供氧方式等设计了7套优化运行方案，开展了生产线验证。 研究表明，包含内部循环流和物质传输率两个重要的概念的GZMsim模拟系统具有模拟计算、方案比较以及曝气系统优化等功能，可以对大型池体的混合程度和泥水分离过程进行精确模拟。与其他模拟系统一样，GZMsim系统也有一定的适用范围，应该针对不同的进水水质，合理修正相关动力学参数，从而使模型更好地指导污水处理厂的设计和运行。在本试验条件下，动力学参数中bAUT、 bH、 uAUT、 KNH4的取值分别为0.12、0.38、0.85和1.15。参数修正后，COD、SS、TN和氨氮的绝对误差分别为-0.12、-0.39、-1.70和-0.24mg/L。 数值模拟和现场中试显示，缺氧Ⅱ的设置使污水处理工艺可以按照AOAO模式运行，不仅强化了同步硝化反硝化和内源反硝化脱氮，还减弱了混合液回流R3对厌氧释磷的影响。分段进水技术的应用则充分利用了污水中的原有碳源，采用多点进水后，TN和NH4+的去除率分别从59％和88％，提高到了68％和98％。 对于AAOA-MBR工艺而言，混合液回流比R和进水分配比q是影响TN去除的重要因素。合理控制内循环总量R是节能降耗和达标运行的关键，适当提高R能够改善TN的去除。实验证实，过大的R（如＞9），不仅使混合液接近完全混合状态，降低生化反应推动力，还会使厌氧和缺氧池的DO升高，破坏反硝化脱氮环境，从而使出水氨氮和TN浓度升高。另外，从脱氮的角度分析，由于R2能够为缺氧Ⅰ直接提供大量用于反硝化脱氮的NO3-，故回流比R2的对TN的去除影响最大。混合液回流比R1，R2，R3的建议取值范围分别为3-5，1-3和1-3。试验还得出，厌氧、缺氧1和缺氧2进水分配比的合理取值范围分别为0.05-0.3、0.4-0.6和0.1-0.55。 碳源匮乏是KM城市污水处理厂提高脱氮效率的主要瓶颈。基于对KM城市污水处理厂现状问题分析，设计了7套生产线实验方案，得出在保证氨氮良好硝化的前提下，采用多点进水方式可以提高有限碳源的合理利用，从而提高系统的脱氮性能。采用三点进水方式并准确控制流量分配后，出水TN和NH4+分别达到了4.33和0.2 mg/L。 通过生产线试验，还发现，分段进水AAOA-MBR工艺中，停止好氧池的鼓风曝气，通过增加膜池至好氧池的回流量R1，仅利用膜池回流携带的DO难以获得良好的硝化作用，出水氨氮浓度达到了5.8mg/L。膜池回流液携带的DO难以快速、均匀、完全地与好氧池中的混合液进行混合，DO传质速率不高、利用率比较低，无法满足硝化菌去除氨氮的需求。 本课题在MBR工艺节能降耗方面也做了一些探索性的工作。采用三点进水方式，控制进水流量配比q1∶q2∶q3=0.4∶0.3∶0.3，混合液回流量R1∶ R2∶R3=4∶3∶1，按照AAOA-MBR模式运行后，不仅出水水质明显改善，运行电耗在2011年企业能耗监测平台实际电耗值的基础上也降低了16％。 总之，多点进水的AAOA-MBR工艺具有很好的脱氮性能和节能效果。多点进水方式可以提高低碳氮比污水中原有碳源的有效利用，MBR单元对SS的高效截留的同时，还可有效去除NH4+。