多点进水三级A/O+MBBR工艺处理城市生活污水试验研究

作     者：陈华博 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王春丽

授予年度：2023年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：生活污水 多点进水 多级A/O工艺 脱氮除磷 移动床生物膜 

摘      要：近年来,随着国家对污水排放标准的逐步提升,现行的污水处理厂普遍面临改进处理工艺、节能降耗等问题,尤其在处理具有低碳氮比特征的城市生活污水时更为突出。多点进水三级A/O工艺具有工艺简化、经济节能、脱氮效率高等特点,近年来被广泛关注。本课题以前置厌氧池多点进水三级A/O工艺为研究对象,并辅以MBBR悬浮填料,同时发挥生物膜法与活性污泥法的优势,完成对碳氮磷的高效去除的同时,解决碳源不足、脱氮效果差等问题;通过优化系统运行,获得最优运行参数;同时从物料衡算、硝化反硝化速率、微生物学等角度分析工艺脱氮除磷机制,为城市生活污水处理厂提供理论依据和技术参考。考察了处理系统挂膜启动过程,活性污泥浓度从940 mg/L增长至2511mg/L,污泥沉降比(SVI)处于66～152之间,系统活性污泥状态良好;系统启动稳定运行期间,COD、氨氮、总氮的出水浓度均逐渐降低,启动完成时,出水COD、氨氮、总氮浓度均能达到现行国家一级A出水标准。探究了关键运行参数对系统污染物去除影响规律。结果表明:流量分配比(Qn)对COD、氨氮的影响较小,对总磷的去除影响较大。流量分配比为70:5:5:5:5:5:5时除磷效果最佳,出水总磷浓度为0.46 mg/L,达到国家出水一级A标准。污泥回流比(Rn)与COD去除效果呈正相关,与总氮、总磷的去除效果呈负相关。发现过大的污泥回流使厌氧池聚磷菌释磷量降低,增大污泥回流使好氧池硝化反应时长缩短,硝化不完全,氨氮出现剩余。水力停留时间(HRT)对COD、氨氮去除效果影响较小,对总磷、总氮影响较大,出水总磷浓度与HRT呈现正相关。采用正交实验,获取了该工艺最优运行工况为HRT为10h,Rn为100%,Qn为30:20:5:20:5:15:5。并考察了C/N为3～11范围下,系统稳定性和抗冲击能力,发现COD、总氮与C/N呈正相关,C/N为3～9时,总磷的去除率逐渐提高,且系统具有较强的出水稳定性和抗冲击能力。考察了多点进水三级A/O+MBBR工艺系统中的生化反应速率。发现缺氧池反硝化速率、好氧池硝化速率、厌氧池释磷吸磷速率处于较高水平。影响系统除磷速率主要为厌氧池硝酸盐浓度,在硝酸盐浓度为0.78mg/L时,厌氧池比释磷速率最大可达2.2mg PO/(mg MLSS·H),最大比吸磷速率可达3.18mg PO/(mg MLSS·H)。通过计算分析了处理系统碳、氮、磷物料转化平衡,72.45%的COD由微生物氧化、反硝化反应等去除,碳源利用率高;5.71%的总氮由二沉池去除,二沉池具有一定的反硝化作用,好氧池移动床生物膜反应系统去除总氮量占14.94%,好氧池脱氮效果明显,19.35%的总氮量在厌氧池中去除,说明厌氧池在利用有机物和释磷的同时,还进行着反硝化作用。采用高通量宏基因组检测技术,对厌氧池、缺氧池、好氧池、生物膜、接种污泥进行生物学分析,结果发现:好氧池生物膜上微生物群落Alpha多样性最好;各组分微生物群落结构、物种丰富度、优势菌属存在明显差异,厌氧池中聚磷菌属、反硝化菌属成为优势种群,缺氧池反硝化菌、好氧池假单胞菌成为优势菌群,生物膜上优势菌属中同时包含厌氧、好氧型菌。