渭河流域校园生活污水的低耗高效脱氮除磷试验研究

论文导读:：工艺采用A/O方式运行。要实现系统脱氮除磷。笔者以大学校园的实际生活污水为处理对象。
关键词：分散型污水处理，SBR工艺，脱氮除磷，生活污水
 

渭河关中地区是经济文化的发展中心，渭河为关中地区的主要河流，是该地区的主要地表水水源。近年来该流域经济发展相对落后，但渭河污染仍未得到根本控制。除工业废水排入渭河外，在距离城市建成区一定距离的乡村，不断有旅游度假村、大学新校区和房地产开发的居民小区建成，这些新增人口聚集点多分布在渭河支流上游。由于远离城区，城市排水管网往往未能覆盖这些地区，新建社园区自身的污水处理系统建设和基础设施的建设不能同步，这些人群聚居点所产生的生活污水不少未经处理直接排入了河流，形成了河流污染的新污染源。即使建设了各自的污水处理系统，由于经济方面以及对分散型污水处理技术的掌握和处理设施运行管理的经验不足，往往处理成本较高，处理效果不稳定、出水难以达标。因此寻求低耗高效、工艺成熟、操作简单的分散型生活污水处理系统，对缓解渭河流域水污染危机具有重要的实际意义。

社园区内人员由于有着较为一致的作息规律，其排水也呈现出高度的同步性环境保护论文，因此社园区污水伴随着人员的作息有着明显的“峰”与“谷”，甚至夜间某些时段几乎不排水。针对分散性污水的排水特性，社园区污水处理工程的设计人员多倾向于选用结构紧凑、“占地面积小”的序批式活性污泥法(sequencing batch reactor activated sludge process ,简称SBR)工艺。SBR 与传统活性污泥法相比，工艺简单成熟、投资低运行费用少论文格式范文。反应过程基质浓度梯度大,反应推动力大,均化水质，无需污泥回流，耐冲击负荷能力强，污泥活性高，沉降性能好等显著特点，通过改变系统的运行方式，可以实现污水处理的生物除磷脱氮。溶解氧是影响同步硝化反硝化效果的重要因素之一，也是实现节能的控制条件之一。Katie等在研究以内贮PHB作电子受体的同步硝化反硝化时,得到溶解氧浓度的最佳范围为0.8～1.2mg/L^[1]。Pochana等对粒径为50～110μm的絮体进行了研究,发现当DO为0.8 mg/L时SND率最高,可达80%^[2]。Meyer等研究同步硝化反硝化脱氮除磷时发现当DO为0. 32～0. 48 mg/L时,氧气可穿透直径为50～100μm的絮体^[3]，由于社园污水C/TN=4～6，要实现系统脱氮除磷，碳源是主要限制因素。近些年，大量研究表明在好氧段能实现好氧硝化反硝化^[4，5]，反硝化聚磷^[6]，与传统的生物脱氮相比,好氧反硝化具有能缩短脱氮历程,节省碳源,降低动力消耗,提高处理能力,简化系统的设计和操作等优点。SBR时间上的DO梯度及活性污泥絮体内部DO梯度为实现反硝化聚磷提供条件。控制系统溶解氧曝气末端为1.5mg/L左右，在反应器内及污泥絮体可以形成良好的溶解氧梯度。笔者以大学校园的实际生活污水为处理对象，考察了SBR同步脱氮除磷效果及其影响因素，旨在从简化操作、降低能耗的角度出发，研究适应渭河流域分散型污水处理的SBR工艺运行的优化控制条件。

2.材料与方法（Materials and Methods）

2.1试验装置

SBR试验装置如图1所示

试验装置如图1所示, SBR反应器的尺寸为：L*B*H=92*60*55cm,超高取5cm；有效工作容积为250L,采用鼓风穿孔曝气管曝气，用气体流量计调节曝气量。

1.校园排污总口2. 潜污泵3.可编程控制器4曝气泵5.搅拌器6.反应器7.穿孔曝气泵8.出水泵9.出水箱

图1试验装置图

2.2原水水质及种泥来源

试验采用西安建筑科技大学北校区生活污水,以西安市邓家村污水处理厂A²/O工艺的回流污泥为种泥进行接种，接种后反应器污泥浓度为2213mg/L, SVI为180L/g，经过培养驯化，污泥浓度稳定在2000mg/L左右，SVI为150L/g，污泥处于微膨胀状态。生活污水来自校园的排污总口下水道,进水水质见表1。

表1 校园污水水质

Table 1 Quality of schoolyard domestic sewage

2.3试验运行参数

SBR工艺采用A/O方式运行，6h为一周期，其中厌氧搅拌2h，厌氧搅拌30min后进水20min，曝气2h环境保护论文，沉淀1h后出水5min，闲置1h，排水比1/2。污泥浓度维持在2000mg/L,曝气末端溶解氧维持在2mg/L,污泥龄为15d，试验期间反应器内部温度为30±3℃。

2.4分析方法

各项水质指标的测定均参照《水和废水监测方法》（第4版）。CODcr：重铬酸钾法；氨氮：钠氏试剂法；硝酸盐氮：紫外分光光度法；亚硝酸盐氮，N-（1-萘基）-乙二胺光度法；TN, 过硫酸钾消解-紫外分光光度法；磷，钼锑抗分光光度法（UV—7504紫外可见分光光度计）； DO，HI9146便携式溶解氧仪（HANNA，意大利）。

3 结果与分析

3.1反应器的净化效果

试验5-11月进行为期6个多月，稳定运行。

图2 原水、出水COD浓度及其去除率变化

图3 原水、出水磷及其去除率变化

图4 原水、出水氨氮及其去除率变化

图5 原水、出水总氮及其去除率变化

从图2、图3图4及图5可以看出,在处理工艺稳定运行期间,厌氧/好氧-SBR反应器中同步脱氮除磷的效果良好,COD、NH₃-N、TN和正磷酸盐的出水平均浓度分别为35.5mg/L 、1.38mg/L、10.93mg/L和0.05 mg/L,平均去除率达到83%、94%、70%和97%,出水浓度不仅均满足城市污水处理厂排放标一级B标准,总磷的出水浓度还可达0.5mg/L以下。

3.2同步脱氮除磷情况

3.2.1典型周期内磷去除

厌氧条件下磷释放的充分程度和合成的PHB量是随后好氧条件下过量摄磷的充分条件和决定性 ^[7]，在进水之前进行厌氧搅拌有利于多聚磷酸盐彻底氧化水解，细胞能够充分释磷论文格式范文。聚磷菌（PAOs）在厌氧段利用细胞内多聚磷酸盐水解反应来获取能量，用于吸收易降解有机物（VFAs）并同化为细胞内储备营养物PHB，水解产物正磷酸盐则被释放到细胞外，即在厌氧段，磷浓度呈现不断增加的趋势。ChangC H等人的研究发现，如果SBR排水中的硝酸盐浓度从10.9mg/L减少到5.6mg/L时，磷的去除率可以从80%提高到98%。Pitman等人的研究证明，如果回流污泥中硝酸盐的浓度低于5mg/L的时候，生物可以很容易取得良好的释磷效果，但是当硝酸盐的浓度达到10mg/L以上时，磷的释放就受到抑制从而导致生物除磷的失败，因此应用到SBR反应器时，前段厌氧搅拌，细胞利用内碳源有效的降低了反应器硝酸盐浓度，有利于厌氧段磷的释放。

 1/2    1 2 下一页 尾页