（环境科学专业论文）新型sbbr脱氮除磷试验研究.pdf

英文摘要 a b s t r a c t s b b rt e c h n i q u e ( s e q u e n c i n gb a 把hr e a c t o ro fs u b m e r g e db i o f i l mp r o c e s s ) n o t o n l yh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs e q u e n c i n gb a t c ht e c h n i q u eb u ta l s ot h ea d v a n t a g e so f b i o f i l mt e c h n o l o g y , w h i c hc h a n g et h ea c t i v a t e ds l u d g ei n t ob i o f i l mw i t h r l i e l i nt h e r e a c t o ro nt h eb a s eo fs b l lt h i sp a p e rh a sr e s e a r c h e dt h en e w t y p eb i o l o g i c a ln i t r o g e n a n d p h o s p h o r u sr e m o v a lo f s b b r t h en e 、 rt e c h n i q u et h a ts b b ra n dn - s b r o p e r a t e si ns e r i e si sa d o p t e di nt h en e w t y p et e c h n i q u eo fs b b r , w h i c hb o t hh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs e q u e n c i n gb a t c ha n dt h e a d v a n t a g e so fb i o f i l m a e r o b i cn i t r i f i c a t i o ns y s t e mi nt h ep o s t p o s i t i o nr e s o l v e st h e c o m b a to fs l u d g ea g eb e t w e e nn i t r i f i c a t i o ng e r m sa n dp o l y p h o s p h a t c - a c c u m u l a t i n g b a c t e r i u m ，t h eh i g l lo r g a n i cl o a di m p a c tt ot h en i t r i f i c a t i o na n dt h ec o n f l i c tb e t w e e n d e n i t r i f i c a t i o na n da n a e r o b i cr e l e a s i n gp h o s p h o r u so fp o l y p h o s p h a t e - a c c u m u l a t i n g b a c t e r i u m ；b o t hp r o v i d e dw i t hc h a r a c t e f i s t i c so ff i x e ds t u f fs b b ra n dm i c r o p o m u s f i l ms b b r , t h et e s ta d o p t e dt h es b b rw i t hak i n do fh a n g i n gs o f ts t u f fs i m i l a rw i t h m i c r o p o r o u sm ms b b r t h a th a sr e g u l a ra r r a n g e m e n tn e a rt h ec l i f f w h i c hc a nb ef i x e d b yt h ep u d d l e ra n dt h es i m i l a r i t yo fs t u f ft e x t u r ea n dt h em o d eo fa c r a f i o n ；t h eb i o f i l m p r o c e s si sm a i n l ya p p l i c a b l ei nl o wc o n t e n td o m e s t i cw a s t e w a t e ra n de a s yf o r m a n a g e m e n ta n dm a i n t e n a n c e t h i sp a p e rt a k e st h ed o m e s t i cw a s t e w a t e ra n ds i m u l a t e d d o m e s t i cw a s t e w a t e ro f s o m ed o r m i t o r yi nc h o n g q i n gu n i v e r s i t ya st h et r e a t i n go b j e c t t h en e wt y p es b b rt e c h n i q u ef o rt h ed o m e s t i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n ti sa n e f f e c t i v et e c h n o l o g yo f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a lf o rt h a t - i th a sac e r t a i na b i l i t y o fr e s i s t i n gi m p a c to ftt h ew a t e rq u a l i t yc h a n g e w h e nt h ec o dc o n t e n ta r r a n g e b e t w e e n2 0 2 8 4 1 2 6 m g ，l ，t h ea v e r a g er a t i oo fc o da n dn i - h + nr e m o v a lc a p a c i t y l o a ds e p a r a t e l ya r c8 1 4 ，8 7 3 ，a n dt h et pc o n t e n ta r r a n g eb e d e e n4 s m g l 。l e s s l m g li no u t l e t i n d u c i n ga na e r o b i cs t a g ei nt h ea 2 no p e r a t i o np r o c e s s , i tf o r m sar e n e wa 2 0 n o p e r a t i o ns y s t e m e m p h a s i z e dt h ep o i mo fv i e wo fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a l s y n c h r o n o u s ，t h er e m o v a lc a p a c i t yl o a df o rc o d ，t p , t na n dn i - 1 4 + - ns e p a r a t e l y a r e 8 7 2 ，9 2 5 ，9 5 0 a n d8 1 9 ，t h a tp r o v et h ea b i l i t yo fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u s r e m o v a ls y n c h r o n o u s t h ee s t a b l i s h m e n to fa e r o b i cs t a g ei ns b b ri sp r o p i t i o u st o n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a l ，e s p e c i a l l yh i g h e rr a t i oo fc n t h eo p t i m i z e dr a n g e h i 重庆大学硕士学位论文 o fc ni s5 l ot h r o u g ht h ea n a l y s i st h ei n f l u e n c eo fi n t a k ec nf o rt h en i t r o g e na n d p h o s p h o r u sr e r a o v a l w h a tn e e dt op a ya t t e n t i o nt oi st oc l e a n u pt h eb i o f i l mf a l l e no f f a n dp r o c e s sb a c k w a s h i n g0 1 1t i m et h a tb e c a u s et h eb i o f i l me x t r e m e l yt e n dt oa s s e m b l e m i c r o o r g a n i s mw i t hl o n g s l u d g ea g ea n dt h ep h o s p h o r u sr e m o v a lr e a l i z e st h r o u g h s l u d g ed i s c h a r g e t h en e wt y p es b b rc a nr e a l i z et h en i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o ns y n c h r o n o u s d ow h a ta a ni m p o r t a n tg e n ei n f l u e n c i n gt h en i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o n s y n c h r o n o u sa f f e c tt h er a t i oo fa e r o b i cs t a g ea n da n a e r o b i cs t a g ei nt h eb i o f i l mi n s i d e d i r e c t l ya sw e l la st h ee f f e c to fn i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o n i no r d e rt or e a l i z et h e n i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o ns y n c h r o n o u sp r e f e r a b l e ，t h ed os h o u l db ec o n t r o l l e da t r a n g eo f 2 2 3 5 m g a _ ，t e m p e r a t u r ea tr a n g eo f 2 0 c 3 0 c ；p ha tn e u t r a lp o i n ta n da l i t t l ea l k a l i n i t yh a st h eb e s te f f e c tf o rn i t r i f i c a t i o nr e m o v a la sw e l la sn i t r i f i c a t i o na n d d e n i t r i f i c a t i o ns y n c h r o n o u s o b s e r v e db yt h em i c r o s c o p e , m i c r o o r g a n i s mf o r mi sq u i t ea b u n d a n tt h a tc o m ei n t o b e i n gc o m p l e xe c o s y s t e mc o n s i s t e do f b a c t e r i u m , e p i p h y t e ，p r o t o z o aa n dm e t a z o a n k e y w o r d s s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o ro f s u b m e r g e db i o f i l m , h a n g i n gs o t t 咖噩 n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a ls y n c h r o n o u s , n i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o ns y n c h r o n o u s i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庭态堂 或其他教育机构豹学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 垄 签字日期口，。多年矿月夕扣 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重鏖盔堂有关保留、使用学位论 文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权重废盔堂可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。 保密( ) ，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 一虢夕爹j 签字目期铊肋f 年，月少日 导师签名：习杯狠 签字日期：。彳年，月少日 抄6 p 1 绪论 1 绪论 1 1 课题研究背景 水是生命活动中最重要物质之一，是人类文明不断发展的基础条件和谐的 水环境和丰裕的水资源是人类社会可持续发展的基本前提。然而，随着科学技术 的不断进步，工业文明的不断发展，人口的不断增加，人类社会正面临着严重的 水危机，具体表现为严重的水资源短缺和水环境污染 1 1 1 水资源分析 1 1 1 1 水资源危机 水资源是生命生存不可替代的自然资源，是生命支持系统之一，也是重要的 环境要素。淡水占全球水总储量的2 5 3 ，可取用的淡水约为1 0 0 万亿i n 3 总径流 量约5 0 万亿n 1 3 年。2 0 0 0 年，全世界总用水量将达总径流量的1 3 ，随着用水量的 增加，预计到2 0 3 0 年，世界上全部稳定径流量将被用光。 水资源危机究竟始于何时，目前学术界尚无公论。但是水资源危机引起了世 界各国的普遍关注与不安 1 9 7 2 年联合国人类环境会议就提出缺水问题，1 9 7 7 年联合国水会议发出警告： “继石油危机之后的下一个危机就是水” 1 9 8 9 年世界环境与发展委员会提出的文件指出：“水资源正在取代石油成为在 全世界引起危机的主要问题。” 1 9 9 1 年召开的第七届国际水资源大会上。会议对水资源危机发出了警告；在： 干旱或半干早地区国际河流和其他水源地的使用权可成为两国战争的导火线。” 1 9 9 3 年联合国将每年3 月2 2 日定为“世界水日”，唤起人们对水危机的重视。 1 9 9 6 年联合国第二次人住大会，警告2 l 世纪将面临严重缺水现象，并导致国 家之间冲突” 1 9 9 7 年联合国十九次特别会上指出“水是种有限的脆弱的环境资源，是一种 社会和经济物品。”美国时代周刊语言：“水下一次战争的根源”此后，一些 报刊发表了许多类似的文章事实己经证明，这不是危言耸听，在中东和谈进程 中水资源问题被列为重要的谈判内容之一1 9 9 7 年联合国对世界淡水资源的全 面评价报告中指出：“缺水问题将严重地制约2 1 世纪经济和社会发展，并可能导 致国家间的冲突。”1 9 9 8 年召开的“水与可持续发展”会议上法国总统希拉克对代表 警告说：“如果不尽快行动起来，下个世纪可能因水而引起战争”，在他的重点发言 中指出：“水是生命的源泉，但也常常是冲突的起源”。正因为如此，国际组织对此 一直给予极大的关注。水资源在社会、经济及环境的可持续发展中具有极其重要 重庆大学硕士学位论文 的作用，如何寻求有效手段来缓解水资源危机是世界各国特别是缺水国家目前迫 切需要解决的现实问题【l j 1 1 1 2 世界水资源状况 世界水资源供需状况不容乐观，1 9 9 6 年5 月，在纽约召开的“第三届自然资源 委员会”上，联合国开发支持和管理服务部( u n i t e d n a t i o t md e p a r t m e n to f d e v e l o p m e n ts u p p o r ta n dm a n a g e m e n t ) 对1 5 3 个国家( 占世界入口的9 8 9 3 ) 的水 资源，采用人均占有水资源量、人均国民经济总产量、人均取( 用) 水量等指标 进行了综合分析，将世界各国分为四类，即水资源丰富国( 包括吉布提等1 0 0 多个 国家) 、水资源脆弱国( 包括美国等1 7 个国家) 、水资源紧缺国( 包括摩洛哥等1 7 个国家) 、水资源贫乏国( 包括阿尔及利亚等1 9 个国家) 按此种评价法目前世界 上有5 3 个国家和地区( 占全球陆地面积的6 0 ) 缺水其中包括：西班牙、意大利 南部、达尔马提尼亚沿岸、希腊、土耳其、阿拉伯国家( 叙利亚除外) ，伊朗大部 分地区、巴基斯坦、印度西部、日本，朝鲜、澳大利亚、新西兰的西部地区和南 部地带、西北非和西南非沿岸、巴拿马、墨西哥北部、智力中部和美国西南部、 中国。目前的趋势和预测已经表明，2 1 世纪初，水危机将成为几乎所有干早和半 干早国家普遍存在的问题，联合国发表的 n h 3 n纳氏试剂光度法7 2 1 型分光光度计 n 0 2 - nn 一( 萘) 一乙二胺光度法 7 2 1 型分光光度计 n 0 3 一- n酚二磺酸分光光度法 7 2 1 型分光光度计 碱性过硫酸钾消解 t nh p - 6 0 1 0 型 紫外分光光度法 p 0 4 3 p钼锑抗分光光度法7 2 1 型分光光度计 1 1 p 过硫酸钾消解 污泥含磷率 一钼锑抗分光光度法 7 2 1 型分光光度计 d o y $ i 型溶解氧测定仪 y s i - 5 1 0 0 型 p h p h 酸度计 o r p * 4 3 1 型 碱度酸碱滴定 ， 重量分析 m l s s ，v s s 岛津u 2 1 0 电子天平 ，5 5 0 挥发固定性残渣 生物相 光学显微镜 表2 2 原水水质及变化范围mg l t a b l e2 2t h ew a t e rq u a l i t yo f r a ws m a g ea n dv a r i a t i o n a lr a n g e ( m e j l 项目 c o dn h +1 pt n p h 范围 2 0 2 8 4 1 2 6 3 5 0 7 5 0 4 0 0 8 4 7 o 8 3 07 0 4 7 6 8 均值2 5 05 6 5 6 4 3 6 5 o7 3 8 2 3 生物膜的培养与驯化 为了实现序批式生物膜反应器脱氮除磷的目的，生物膜的培养与驯化分为好 氧培养驯化阶段和厌氧，好氧交替运行培养鲷化阶段。为了缩短污泥培养时间，污 泥的培养采用接种培养法，接种污泥重庆市唐家桥污水处理厂曝气池。 2 3 1 生物膜的好氧培养驯化 首先在序批式生物膜反应器内放置网格状纤维填料共2 4 3 个单位，再加入接种 2 试验装置与试验方法 活性污泥经沉淀排除上清液后加入反应器内，同时加入生活污水并连续曝气，进 水c o d 浓度约2 5 0 m g l 左右、氨氮浓度4 0 m g l 左右、总磷浓度6 m g l 左右、p r i 值7 o 左右、水温2 0 左右，曝气量控制在0 0 2 m 3 h ，曝气时间6 h ，每天2 次每次开始 曝气前，都换新鲜的污水，并且把排出的剩余污泥经沉淀后再加入到反应器运行 4 0 d 使系统挂膜成功，膜的平均厚度为5 m m 取一单位生物膜载体洗脱称量，换算 出整个系统生物量为8 0 0 0 m g l ，表明s b b r 生物量较大 2 3 2 生物膜的厌氧好氧培养驯化 这个阶段是培育系统聚磷能力，聚磷菌是兼性菌需要在厌氧好氧条件下进行 培养和驯化，每一周期为1 2 h ，其中6 h 厌氧，6 h 好氧曝气。第二阶段运行2 0 d 共4 0 个 周期。 2 4 本章小结 本章主要叙述了本次的试验的装置及其工作原理，试验的材料与方法，以及 生活污水和模拟生活污水的水质特点及试验的准备情况等。 3s b b r 反应器在a o 条件下的结果及分析 3 s b b r 反应器在a o 条件下的结果及分析 确定序批式生物膜法处理城市污水的最佳系统工艺参数是本课题研究的主要 内容之一，其最基本的原则是在满足国家出水水质要求的前提下( c o d c r 6 0 m g ，l ； n h 4 + - n 1 0 m g l ；t p 1 0 m g l ) ，尽量缩短水力停留时问( 厌氧反应时间、曝气 时间和沉淀时间) ，以达到降低处理系统的基建和运行费用的目的，从而更好的 为中小城镇污水处理提供适合的工艺 3 1 系统工艺参数的确定 3 1 1 厌氧时间的确定 表3 1 一个周期内t p 变化表 l 反应时间( h )o 12 3 4 56 l1 1 p ( m g 几) 6 59 71 1 31 1 71 2 o1 2 11 2 2 厌氧时间的确定是和磷的释放以及反硝化有关的。见表3 1 及图3 1 ，由于本试 验立足于生活污水的研究，而生活污水中硝态氮含量不高，一般在很短时间内就 可去除。因此从本试验角度出发，为了确定适合的厌氧时间，根据工程经验和近 似试验情况将厌氧时间延长至6 h ，观察此时段c o d 、t p 、n h 4 + - n 的运行变化情 况。由图3 1 可知，聚磷菌细胞在3 h 就已经几乎将磷释放完全，在3 h 后，虽有上升， 但幅度不是很大 在相同水质的平行试验中发现，厌氧时间为4 h 工况的时候，磷释放的要比厌 氧工况为3 h 释放的磷多，但最后发现厌氧时间为4 h 工况下，磷好氧吸收的处理效 果大体相当于工况厌氧时间为3 h 时的好氧处理效果，为了减少停留时间和节省能 耗，故厌氧时间定为3 h 3 1 2 好氧时间的确定 表3 2 一个周期内有机基质变化表 t a b l e3 2t h ec h a n g eo f c o di no n ep e r i o d i 反应时间( h ) 0l234567891 0 c o d c r ( m g l ) 2 5 7 1 4 21 3 01 3 31 2 7l l o9 56 54 63 83 3 3 1 重庆大学硕士学位论文 图3 1 磷厌氧释放趋势囝 f i g u r e3 , 1 t h et r e n df i g u r eo f a n a e r o b i cr e l e a s i n gp h o s p h o r u s 表3 3 一个周期p g n i - h + - n 变化表 i 反应时阃( h ) ol234567891 0 l n h + n ( m 叽) 4 7 4 34 14 03 83 22 5 1 8 1 l 8 5 表3 4 一个周期内t p 变化表 i 反应时间( h ) ol234567891 0 n t - h + - n ( m 班) 6 5 9 7 1 1 31 21 1 61 19 88 14 9 81 2 60 7 5 这部分研究分别以c o d 、1 1 p 、n h 4 + - n 为去除对象，见表3 2 、3 3 、3 4 一周期 内c o d 、t p 、n h 4 + - n 变化。厌氧、好氧反应时间对其去除效果的影响，现分述如 下：为确定好氧时间段，将好氧时间延长到7 h , 并同时测定c o d 、t p 、n i - h + - n 的 去除情况。如图3 2 所示，发现好氧5 h 后c o d 就已经达到排放标准，所以无法以c o d 来作为好氧时间的带i 约因素 由图3 3 可知，在好氧时间达到5 h 后，n f h + - n 的去除达到了很高的去除标准， 要是仅仅考虑c o d 和n f h + - n 的去除率，就可以把好氧时间定为5 1 l 但通过研究不同 好氧反应时间s b b r 系统对磷的去除情况，试验结果如图3 4 所示，如果好氧时间继 续延长，在7 o h 以上，磷基本没有进一步被吸收，兼顾考虑图3 2 、j 3 、3 4 ，则需 要把好氧时间定为7 h 。 3s b b r 反应器在a o 条件下的结果及分析 图3 2c o d 随时间的变化规律 f i g u r e3 2 t h ev a r i a t i o n a lr u l eo f c o da l o n gw i t ht i m e 图3 3 氨氮随时间的变化规律 f i g u r e3 3 t h ev a r i a t i o n a lr u l eo f n h 3 | na l o n gw i t ht i m e 3 1 3 沉淀时间的确定 沉淀时间的长短对出水水质来讲也是一个重要的参数沉淀时间过短，出水 中含有大量的s s 。而这些s s 中大都是高含磷脱落污泥，如果随出水流出，将直接 影响处理出水的指标，虽然长时间沉淀有利于s s 的去除，但处理出水中二次释放 磷必然会增加，易导致被吸收的磷二次释放，这也影响了处理出水的效果。同时 沉淀时间太长，考虑到此时沉淀区d o 不足，由于此时易降解有机物己经被耗尽， 微生物只能靠内源呼吸存活，生物膜开始分解脱落，溶入水中，造成c o d 值的增 加。因此合理的时间安排应根据二者的协调达到较好的除磷效果。以沉淀时间 1 0 n = l i n 、2 0 m i n 、3 0 r a i n 时c o d 、s s 、t p 比较，发现3 0 m i n 时，c o d 、t p 均有不同程 度的回升，而i o m i n 时，s s 值较高，所以沉淀时间设定为2 0 m i n 。 图3 4 总磷随时问的变化规律 f i g u r e3 4 t h ev a r i a t i o n a lr u l eo f t pa l o n gw i t ht i m e 3 1 4 单级s b b r 运行最佳工况的确定 综上所述，单级s b b r 最佳工况设定为： 厌氧搅拌( 3 o h ) 一好氧曝气( 7 0 h ) o t 冗淀( 2 0 m i n ) - 排水( 2 0 m i n ) 3 2 单级s b b r 稳定工况下的效果分析 3 2 1 稳定状态下c o d 去除情况 图3 5 进水、出水c o d 及c o d 去除率随时问的变化关系 f i g u r e3 5t h ev a r i a t i o n a lr e l a t i o na m o n gi n l e tw a t e r 、o u t l e tw a t e ra n dt h ec o dr a t i oo f r e m o v a l c a p a c i t yl o a da l o n gw i t h t i m e 3s b b r 反应器在a o 条件下的结果及分析 试验最佳工况下单级s b b r 反应器对c o d 的去除情况见图3 5 所示，由一周期 c o d 去除情况可知，序批式生物膜系统对c o d 有良好的去除效果，厌氧初期( 1 h ) c o d 迅速降低，原因是生物膜的吸附，截流作用反应8 h 后c o d 可降到5 0 m g l 以 下此时的污水中有机质基本上是难降解的可溶有机质c o d 浓度在2 0 2 8 4 1 2 6 m g l 之间波动，总去除率为总去除率为7 8 3 8 9 4 ；平均去除率为8 1 4 ， c o d 得到较好的去除，达到国家排放标准，说明序批式生物膜法表明系统生物量 大，对有机物去除的能力较强 3 2 2 稳定状态下t p 的去除情况 图3 6 进水、出水t p 及t p 去除率随时间的变化关系 f i g u r e3 6 t h ev a r i a t i o n a lr e l a t i o na m o n gt h et pi ni n l e tw a t e r 、t pi no u t l e tw a t e ra n dt h e t pr a t i oo f r e m o v a lc a p a c i t yl o a da l o n gw i t ht i m e 试验最佳工况下单级s b b r 反应器对t p 去除情况如图3 6 所示，在稳定运行过 程中，处理污水中磷的浓度在4 o o 8 0 0 之间由一周期t p 的变化曲线可知好氧7 小时磷浓度低于1 m g 【。笔者在研究中发现生物膜的超量吸磷也有限度，当进水t p 小于8 m g l 时，出水1 p 小于l m g l ，达到国家排放标准，去除率达9 0 ，处理效果 优良。 3 2 3 稳定状态下n h 4 + - n 的去除情况 如图3 7 所示，污水总氮浓度中，氨氮占三分之二左右，变化范围为3 5 o 7 5 0 m g l ，处理后，氨氮降至6 m g l ，总去除率为8 2 9 9 9 2 ；去除率达n 8 7 3 ， 系统对n h 4 + - n 的去除能达到理想的水平 重庆大学硕士学位论文 图3 7 进水、出水n 凰+ - n 及n h + - n 去除率随时间的变化关系 f i g u r e3 7 t h ev a r i a t i o n a lr e l 融i o na m o n gt h en i - i + + - ni ni n l e tw a t e r 、t h en i - 1 4 + o ni no u f l e tw a t e r a n dt h en h 4 + = nr a t i oo f r e m o v a lc a p a c i t yl o a da l o n gw i t ht i m e 3 2 4 稳定状态下t n 变化规律 t n 呈逐渐减少趋势，在好氧段n 0 3 - n 稳步上升，如图3 8 所示，1 0 h 时t n 减 少2 5 m g l ，远大于微生物成长的正常生理需要，合理的解释是s b b r 存在同时硝 化反硝化( s n d ) ，主要是好氧和兼性生物膜的联合作用。由于进水有机负荷适 中，s n d 主要发生在好氧生物膜层和兼性生物膜之间。事实上致密的生物膜存在 溶解氧梯度，形成生物膜表层为好氧区，里层为厌氧区创造了同时硝化反硝化的 条件，这将在第五章节详细阐述。 3 2 5 最佳工况下的生物量及污泥含磷率 3 2 5 1 生物膜生物量确定 在最佳工况稳定运行一段时间后，为什么序批式生物膜处理系统有如此好的 处理效果呢? 测定作为整个系统发挥净化功能的主体一生物膜生物量的测定， 其步骤如下： ( 1 ) 在稳定运行期间的序批式生物膜反应器中取出有代表性的3 片填料( 上、 中、下各一片) ，将3 片填料单独放入不同的容器中，加入一定量的自来水搓洗， 把含洗脱膜的水转入2 0 0 0 r a l 量筒中，重复搓洗5 6 次，直至填料上的膜全部洗脱 下来，而填料变成原来颜色为止，再往盛洗脱膜的量筒中加蒸馏水至满刻度； 3s b b r 反应器在a o 条件下的结果及分析 ( 2 ) 取混匀的洗脱液2 0 m l ，用定量滤纸抽滤，测定1 0 2 3 2 4 - 1 x 2 烘千的m i 则： 圈3 8 i n 与n o s - n 随时同的变化规律 f i g u r e3 8 t h ev a r i a t i o n a lr e l a t i o nb e t w e e nt na n dn o ；- na l o n gw i t h t i m e 磊= m m 坻 ( 3 1 ) ( 3 ) 把经过步骤( 2 ) 测得的m l 在5 5 0 1 2 的马福炉中灼烧3 0 分钟，取出置于干燥 器内冷却后称量至恒重m 2 , 则挥发性悬浮固体： 射。= m 一鸩( 3 2 ) ( 4 ) 为了测量的准确，可以做平行测定，最后取其平均值。 反应器中m l s s 和m l v s s 的表达式： 虮=10昏100i-i ( 3 3 ) 虮= o ( 3 3 ) 厶u m r s = 兰( 簪1 0 0 t - i ( 3 4 ) = ( ；等p ( 3 4 ) v 尬珞g ；1 0 0 0 m s s ( 3 5 ) 形 、 式中： 尥。一填料的悬浮固体，g 瑶一填料的挥发性悬浮固体，g m s 一混合液的悬浮固体，g 肘临一混合液的挥发性悬浮固体，g 重庆大学硕士学位论文 一填料的片数， 矿一反应器的容积，l 由( 3 1 ) ( 3 5 ) 式得； m l s s = 1 1 8 4 m g l m l v s s - - 9 4 7 m g l 3 2 5 2 泥量、产泥率及泥龄 ( 1 ) 总泥量 总泥量= m l s s x 反应器有效容积 由( 3 6 ) 得：总泥量= 1 7 7 6 ( g ) ( 2 ) 泥龄 泥龄揣 由式( 3 7 ) 得：泥龄= 1 8 d ( 3 污泥产率在曝气量为o 0 2 m 3 h ，进水负荷o 6 8 5 k gc o d m 3 d 时， 污泥产率= 夏匿覆看聂害裳詈笺吕嘉丽 ( 3 6 ) ( 3 7 ) ( 3 8 ) 由式( 3 8 ) 得：污泥产率= o 1 1 8 k g 干泥l 【g c o d 3 2 5 3 污泥含磷率 污泥含磷率_ 嘉器 ( 3 9 ) 由式( 3 9 ) 得：污泥含磷率= 5 6 3 3 本章小结 本章通过对试验运行数据的综合分析，确定最佳工况运行参数为： 厌氧循环3 o h 一好氧曝气7 o h 一沉淀2 0 r a i n - - * 排水l o m i n 在此工况稳定运行下，序批式生物膜反应器对c o d 、n h 4 + - n 和t n 的去除情况 为；c o d 的浓度在2 0 2 8 4 1 2 6 m g l 之间波动，总去除率为7 8 3 8 9 4 ；平均 去除率为8 1 4 ；n i - 4 + - n 的变化范围为3 5 o 7 5 0 ，总去除率为8 2 9 9 9 2 ；平 均去除率为8 7 3 ；c o d 、n i - h + - n 和t n 得到比较好的去除，基本能都达到国家排 放标准，说明本主体反应器生物膜法对有机物去除的能力较强。 试验最佳运行工况下序批式生物膜反应器对t p 的去除情况为；处理污水中磷 的浓度变化范围在4 s m g l 之间，磷的出水 l m g l ，达到了国家排放标准，处理 效果良好，充分说明该工艺处理生活污水是行之有效的 4 新型s b b r 反应器试验结果及分析 4 新型s b b r 反应器试验结果及分析 现在的城市污水处理厂都要求同时去除水中的氮、磷等营养物质，污水处理 工艺也相应地要求具有同步脱氮除磷的功能在强化生物除磷过程和生物反硝化 脱氮过程都需要有机物( c o d ) 的消耗，而对于城市污水的处理而言，废水中的有机 物浓度往往不能同时满足这两个过程的需要，成为城市污水营养物质去除过程的 限制因子。因此，如何更有效地利用污水中有机物，使之在脱氮的同时能够达到 除磷的目的是解决的关键问题。近年来提出并研究的反硝化除磷理论在用于处理 城市污水时不仅有效地解决了传统生物脱氮除磷中有机物不足的问题，而且可节 省曝气量和减少剩余污泥量，即可节省投资和运行费用 4 1 污水生物除磷机理及研究现状 与生物脱氮不同，由于磷及其化合物在常温常压下不存在稳定的气体形态， 因此随污水进入生化反应系统的总磷只有两个出路：要么被微生物吸附及结合入 细胞随剩余污泥排除，要么随水排出。生物除磷的目的在于提高剩余污泥的含磷 量和排放量，而努力减少出水中t p 的浓度。 一般活性污泥法系统污泥的的含磷量减少，通过污泥排放去除的磷是非常有 限的因此在过去相当长时间里生物除磷并没有作为从污水中去除磷的有效方法 得到应用 七十年代中期，b a m a r d 等从脱氮的硝化反硝化系统中发现，当系统出现厌氧 区时，活性污泥会在随后的好氧区表现过度吸磷现象。以此为启发，他们开发了 一种高效的活性污泥除磷系统，并称之为生物过量除磷系统( b i o l o g i c a le x c e s s p h o s p h o r u sr e m o v a l ，简记b e p r ) 从七十年代至今，围绕该工艺表现出的高效除 磷现象开展了大量的机理研究。 4 1 1 污水中磷的存在形态 磷主要通过以下途经进入废水中，即粪便、食物残屑、洗涤剂中的增强剂 缩合无机磷酸盐化合物和某些工业废水。 污水中磷的存在形态取决于污水的类型，最常见的有磷酸盐( h 2 p 0 4 、h p 0 4 2 、 p 0 4 3 ) ，聚磷酸盐( p o l y - p ) 和有机磷，聚磷酸盐或有机磷在水溶液中经过水解或生物 降解，最后都会转化为正磷酸盐。正磷酸盐在污水中里溶解状态，在接近中性的 p h 条件下，主要以h p 0 4 2 的形式存在唧】。生活污水中含总磷1 0 2 0 m g l 左右，其 中约7 0 是可溶性的，传统的二级处理出水中，有9 0 左右的磷以磷酸盐的形式存 在【6 1 1 。 重庆大学硕士学位论文 4 1 2 污水中磷的去除方法 磷的去除一般仅能通过物理、化学或生物方法使溶解的磷化合物转化为固体 形态后予以分离。故除磷的方法主要分为物理法、化学法及生物法三大类。物理 法因成本过高、技术复杂而很少应用 下面主要介绍化学法及生物法： 4 1 2 1 化学法除磷 化学沉淀法是最早采用的一种除磷方法基本原理是以磷酸盐能和某些化学 物质如石灰、铝盐、铁盐等反应生成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将 磷从污水中去除这些反应常有伴生反应，产物常具絮凝作用，有助于磷酸盐的 分离反应如表4 1 所示： 表4 1 化学法除磷过程中发生的化学反应 化学反应 化学污泥的组分 石灰： 1 5 c a 2 + + 3 p 0 4 3 。+ o h - - - * c a ，( p 0 4 ) ，( 0 h )c a s ( p o d ，( o h ) 2 c a 2 + + c 0 3 2 - - c a c 0 3 c a c 0 3 铝盐， i , a 1 3 + + p 0 4 3 。_ a i p o -a p 0 4 2 。a l “+ 3 0 h - a l ( o h ) 3a i ( o h ) ， 铁盐； i f e 3 + + p 0 4 3 f e p o -f e p 0 4 2 f e + o h _ f c ( o h ) 3f e ( o h ) 3 化学沉淀法的特点是磷的去除率较高，一般可达8 0 9 0 ，处理结果稳定，污 泥在处理和处置过程中不会重新释放磷而造成二次污染，但污泥的产量比较大。 在化学法除磷中，还有离子交换、反渗透、电渗析等方法，但处理费用太高，难 于应用 4 1 2 2 传统生物处理法 ( 1 ) 传统活性污泥法或生物膜法在传统活性污泥法和生物膜法处理系统中 b o d 生物降解过程伴随着微生物菌体的合成。磷作为微生物正常生长所需要的元 素也成为生物污泥的组成成分，从而达到磷的去除传统活性污泥处理系统中， 微生物正常生长时，细菌细胞内含磷约2 ( 重量计) ，所以通过剩余污泥的排放仅 能获得1 0 3 0 的除磷效果。这主要取决于进水c p 比、泥龄，污泥处理方法等因 素 ( 2 ) 生物稳定塘在生物稳定塘中，除了微生物作用外，还可以利用藻类等水 4 0 4 新型s b b r 反应器试验结果及分析 生植物去除磷。通常其去除率1 0 1 5 。若塘内养殖风眼莲等水生植物，除磷可达 6 0 以上。我国东北地区软填料强化塘处理城市污水的研究中，t p 去除除率为9 2 。 但稳定塘系统受光照和温度影响较大，占地面积也大 ( 3 ) 土地处理土地处理是通过土壤表面的物理化学及生物作用处理废水的方 法国内外研究结果表明，其除磷率可达8 0 9 0 以上但该法也因土地占用大， 不适大城市采用 4 1 2 3 生物法除磷 污水生物除磷起源于生物超量除磷现象的发现污水生物除磷就是利用活性 污泥的超量磷吸收现象，即微生物吸收的磷量超过微生物正常生长所需磷量，通 过污永生物处理系统的设计改进或运行方式的改变，