發(fā)布時(shí)間：2020-03-28 17:24

【摘要】： 城市污水是國際公認(rèn)的寶貴的城市“第二水源”，城市污水再生全流程的研發(fā)及應(yīng)用，是緩解水危機(jī)、恢復(fù)或維系社會(huì)用水健康循環(huán)的重中之重。在污水生物處理過程中，為了從本質(zhì)上解決除磷菌和脫氮菌之間存在的矛盾和競爭，可以將除磷和脫氮過程分別進(jìn)行考慮。目前，對(duì)于生物除磷，厭氧-好氧工藝最為經(jīng)濟(jì)可靠；而對(duì)于生物脫氮，厭氧氧氧化工藝無疑最具有可持續(xù)發(fā)展的意義。 針對(duì)厭氧/好氧生物除磷-部分亞硝化/厭氧氨氧化生物脫氮城市污水再生全流程工藝，通過對(duì)除磷反應(yīng)器的運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)整，提出了污泥膨脹的解決方法，確定了其快速恢復(fù)的技術(shù)手段；通過對(duì)部分亞硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)的機(jī)理特性進(jìn)行分析，確定了影響生物自養(yǎng)脫氮反應(yīng)的主要因素，提出了低氨城市污水條件下厭氧氨氧化脫氮的主要技術(shù)手段；并將全流程工藝中的脫氮菌和聚磷菌進(jìn)行耦合，探究了不同工況條件下反應(yīng)器的運(yùn)行效能，為全流程優(yōu)化提供了基礎(chǔ)資料。 本論文研究工作的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）確立了低溶解氧控制是實(shí)現(xiàn)城市污水部分亞硝化的主要途徑對(duì)于生物濾池亞硝化系統(tǒng)，通過在濾池上部水中進(jìn)行曝氣和處理水?dāng)y氧內(nèi)循環(huán)聯(lián)合的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物膜系統(tǒng)內(nèi)溶解氧濃度的良好控制，并同時(shí)能起到提高處理水pH值的作用，這更有利于氨氧化細(xì)菌的富集生長。亞硝化生物濾池間歇運(yùn)行條件下，“三氮”濃度的變化均符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，而亞氮與氨氮的比例呈二次曲線變化規(guī)律，在本試驗(yàn)條件下實(shí)現(xiàn)部分亞硝化所需要的適宜水力停留時(shí)間為9.05~13.58小時(shí)。 （2）實(shí)現(xiàn)了常溫、低氨氮城市污水厭氧氨氧化生物濾池的快速啟動(dòng)接種厭氧氨氧化菌的生物濾池反應(yīng)器將經(jīng)歷厭氧氨氧化菌的馴化和快速擴(kuò)增過程，其中馴化時(shí)間約為30天，快速擴(kuò)增時(shí)間約為75天。以火山巖活性生物陶粒為濾料的生物膜反應(yīng)器作為厭氧氨氧化菌富集與增殖的載體，在反應(yīng)器啟動(dòng)過程中，反應(yīng)器內(nèi)生成氣體的產(chǎn)量、生物濾料顏色的改變、各類氮素的轉(zhuǎn)化以及pH值等的變化情況，均可作為表征厭氧氨氧化菌馴化與擴(kuò)增階段厭氧氨氧化反應(yīng)特性的重要標(biāo)志。 （3）提出了磷酸鹽對(duì)厭氧氨氧化生物濾池脫氮性能的影響機(jī)制進(jìn)水磷酸鹽濃度的提高對(duì)常溫、低氨氮城市污水厭氧氨氧化反應(yīng)存在可逆性抑制作用。當(dāng)進(jìn)水總磷濃度高于10mg/L時(shí)，在濾池內(nèi)開始有鳥糞石晶體等沉積物形成，這些沉積物填充了厭氧氨氧化生物填料的部分孔隙，并阻滯了厭氧氨氧化反應(yīng)基質(zhì)的正常傳遞，從而造成了反應(yīng)器脫氮負(fù)荷的明顯下降。通過聯(lián)合減少磷酸鹽的投加、短期降低進(jìn)水pH值和反沖洗三個(gè)途徑，可在2天內(nèi)將厭氧氨氧化生物濾池的脫氮負(fù)荷恢復(fù)至原來的88.8%。 （4）獲得了SBR同步亞硝化-厭氧氨氧化深度處理城市污水的方法在SBR懸浮污泥法同步亞硝化-厭氧氨氧化處理城市污水的過程中，根據(jù)溶解氧、氧化還原電位和pH值在反應(yīng)周期中的變化規(guī)律，在控制DO≤0.30mg/L的系統(tǒng)運(yùn)行條件時(shí)，可將DO=1mg/L作為SBR周期反應(yīng)終點(diǎn)的標(biāo)志。在較低溫度條件下，厭氧氨氧化菌活性難以提高，考慮到城市污水處理工程的實(shí)際情況，相對(duì)于升高溫度和增加非曝氣反應(yīng)時(shí)段兩種途徑來說，適當(dāng)提高厭氧氨氧化菌的生物量密度，是提高厭氧氨氧化工藝脫氮效果的適宜途徑。 （5）實(shí)現(xiàn)了常溫、低氨氮城市污水生物濾池CANON反應(yīng)器的啟動(dòng)溶解氧控制可作為常溫、低氨氮城市污水條件下，生物濾池亞硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)的主要控制因子，通過在生物濾池上部水中進(jìn)行曝氣和處理水?dāng)y氧內(nèi)循環(huán)聯(lián)合的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物膜系統(tǒng)內(nèi)溶解氧濃度的良好控制。間歇式運(yùn)行條件下，可通過pH值的變化來對(duì)反應(yīng)周期進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
【圖文】：

的 過 程 中， 羥 胺（ h yd r o xy la m in e ， NH 2OH ） 最 有 可 能 作為 電 子受 體 ， 而羥 胺 本身 是 由 亞 硝 酸 鹽 分 解 而 來 的 。 19 9 8 年 St r o us 等[ 3 2 ]基 于 物 料 平 衡 ， 確 立 了AN AM M O X 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 計(jì) 量 關(guān) 系 （ 見 式 1- 1 0 ）， 其 中 將 AN AM M O X 過 程 中NH 4+- N 消耗 量、 N O 2-- N 消耗 量以 及 NO 3-- N 產(chǎn) 量之 間 的比 例 確定 為 1: 1 . 32 : 0. 2并計(jì) 算 出 AN AM MO X 菌的 最大 生 長 率為 （ 0 . 0 02 7 ±0 . 0 00 5 h -1 ，世 代時(shí) 間 為 11 d 。 + - - +4 2 3-2 3 2 0 .5 0 . 15 2NH +1 . 3 2N O +0 . 06 6 HC O +0 . 13 H 1. 0 2 N +0 .2 6 N O +0 .0 6 6 C H O N +2 . 03 H O（1 - 10 ） 隨著 人 們 對(duì) AN AM MO X 菌 內(nèi) 部分 子 結(jié) 構(gòu)及 酶系 統(tǒng) 研究 的 不 斷深 入， 20 0 年 Je t t en 和 Ku e ne n 等[ 3 3 ,3 4 ]在前 人 研究 的 基礎(chǔ) 上 提出 了 AN AM MO X 反應(yīng) 機(jī)理 （見 圖 1- 12 ）。 在 AN AM MO X 初 始 反 應(yīng) 過 程 中 ， NO 2-先 被 亞 硝 酸 還 原 酶 （ ni t r ir ed u ct as e ， N I R） 轉(zhuǎn) 化 為 NH 2OH ；然 后在 聯(lián) 氨 水 解酶 （ h yd r az in e h yd r o la s e ，H H 的作 用 下 ，將 NH 2OH 和 NH 3反應(yīng) 生成 聯(lián) 氨（ h y d r az in e ， N 2H4）；最 后 ，厭 氧 氨 氧化 染 色 體（ A N AM M OX o so me ）中 的聯(lián) 氨 氧 化酶 （ h y d r az in e - o x id is in g e nz y me HZ O ） 又 將 N2H4轉(zhuǎn) 化 為 N2， 同 時(shí) 產(chǎn) 生 4 個(gè) 電 子 提 供 給 N R ， 開 始

行 AN AM MO X 反應(yīng) ，從 而 實(shí)現(xiàn) 生物 自 養(yǎng) 脫 反應(yīng) 器 [5 1 ]，但該 反應(yīng) 器 需要 在 空間 或 時(shí)間 上 可 以采 用 兩 個(gè)反 應(yīng) 器 來分 別 造 成 好氧 與 厭 氧 OX 反應(yīng) 。目 前 ， 采 用兩 級(jí) 式亞 硝化 / 厭 氧 AN AM MO X 和 O L AN D （o xy ge n li m it ed au 限 氧自 養(yǎng) 硝 化反 硝 化 ）工 藝 。 AM M OX 聯(lián)合 工 藝 的 特點(diǎn) 是 ，在 前段 S HA 約 50 % 的 NH 4+- N 轉(zhuǎn) 化為 NO 2-- N， 作 為后 后在 AN M MO X 菌 的作 用 下， 將合 適 比 例成 N2并逸 出 系統(tǒng) 。S H AR O N- AN AM M O X AN AM M O X 工藝 的 生產(chǎn) 規(guī) 模的 實(shí)現(xiàn) ， 世 界藝 （見 圖 1- 14 ） 已 經(jīng)在 荷 蘭鹿 特丹 于 20 02 化 上 清 液 ， 目 前 運(yùn) 行 狀 況 良 好[ 5 2 ]， 它 是 3 年 多 ， 擴(kuò) 大 到 生 產(chǎn) 規(guī) 模 （ 70 m3） 的 ，，
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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1 張杰,熊必永;城市水系統(tǒng)健康循環(huán)的實(shí)施策略[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

2 榮宏偉;彭永臻;張朝升;張紅;馬勇;;硝酸鹽氮對(duì)反硝化除磷的影響及過程控制[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

3 張樹德;劉欣;鄭志軍;張杰;;低基質(zhì)質(zhì)量濃度條件下ANAMMOX生物濾池脫氮效果研究[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

4 田智勇;李冬;楊宏;張立成;張樹德;張杰;;上向流厭氧氨氧化生物濾池的啟動(dòng)與脫氮性能[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

5 王俊安;李冬;張杰;;以城市污水再生全流程促進(jìn)社會(huì)用水健康循環(huán)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

6 楊宏;姚乾;黃春雷;鄧建誠;張靜慧;張杰;;A/O生物除磷工藝絲狀菌膨脹的控制[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年12期

7 邱立平,馬軍;曝氣生物濾池的短程硝化反硝化機(jī)理研究[J];中國給水排水;2002年11期

8 叢廣治,白羽,陳立學(xué),張富國,張杰;大連開發(fā)區(qū)污水廠的生物除磷實(shí)踐[J];中國給水排水;2004年01期

9 郭曉,叢廣治,張杰;城市污水再生全流程概念與方案優(yōu)選[J];中國給水排水;2005年09期

10 時(shí)曉寧;王淑瑩;孫洪偉;彭永臻;王希明;;應(yīng)用在線控制實(shí)現(xiàn)高氨氮垃圾滲濾液短程生物脫氮[J];中國給水排水;2009年01期

本文編號(hào)：2604676