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论文选择近年刚开发的MSBR脱氮除磷工艺为基础,通过8m3/d规模的小
规模试验设备,对MSBR的脱氮除磷机理进行研究。在小规模试验的机理研究
基础上改进回流方式和厌氧池的功能,形成MSBR(II型)污水处理系统,并
用以250m3/d规模的中试。中试以上海市污水治理一期工程污水、以及以工业
污水为主的南干线污水为对象,考察了MSBR(II型)的处理能力和应用条件,
验证了小规模试验的结果研究结果。
处理同济新村生活污水时,MSBR系统在设计HRT为7.2~10hr,泥龄为
25~30天、进水CODcr≤400mg/L、TP≤6.5mg/L、氨氮≤35mg/L、总氮≤
55mg/L条件下,可达到同时脱氮除磷的效果,出水CODcr≤50mg/L,TP≤
1.0mg/L,氨氮≤10mg/L,总氮≤15mg/L,出水水质均达到我国的一级污水排
放标准。
对低浓度上海市污水治理一期工程的污水,改进后的MSBR(II型)(HRT=
8.65hr)的脱氮除磷是能够胜任的。MSBR(II型)反应器能在进水CODcr/TKN
为4.59~7.62较低的比值的条件下,充分利用内碳源的作用进行反硝化。温度
较高硝化顺利时,进水TN为20mg/L左右,出水TN为10mg/L左右;温度较
低硝化不顺利时,进水TN为30mg/L左右,出水TN为23mg/L左右。改进后
的MSBR(II型)除磷能力较强,在正常试验的工况一~工况四中,进水TP为
2~3mg/L,无论温度高低,出水TP达到0.6~0.9mg/L。系统对有机物的去除
效果好,出水COD约为50mg/L,BOD在20mg/L以下。
对于工业污水为主的南干线污水,MSBR(II型)系统在设计HRT为9.8hr,
泥龄为25~30天、进水CODcr≤360mg/L、TP≤7.5mg/L、氨氮≤30.6mg/L
的条件下,出水可达到CODcr≤77mg/L,TP≤3.4mg/L,氨氮≤20mg/L,出水
水质基本可以达到国家排放标准,并且处理效果比较稳定。进水浓度增加及工
业污水比例升高则难以达到排放标准。
论文分析了系统污泥周期性变化的规律,在试验的基础上推导了SBR池的
污泥变化的分段周期函数。揭示了MSBR各反应区自身特点及在整个流程中作
用:厌氧池承担有机物的酸化水解、厌氧释磷和部分反硝化的功能。曝气池的
主要功能是硝化和吸磷。缺氧池在系统中起反硝化脱氮和为厌氧池提供良好污
泥的作用。中间沉淀池的作用是泥水分离和回流厌氧池足够的聚磷微生物。系
统的两个SBR池切换分别起沉淀池和反应池的功能。通过进水分流研究了系统
的后置反硝化的作用,认为后置反硝化为聚磷菌提供更好的释磷条件。
进行了系统的微生物测定:在小规模试验装置中,假单胞菌和气单胞菌数
量分别占26.5%和36.7%,为系统的优势菌。在中试装置中,假单胞菌和气单
胞菌数量分别占2.0%和54.0%,气单胞菌为系统的绝对优势菌。文献报道的不
动细菌在本研究中并未体现优势,在小规模试验和一期中试中分别只占6.1%和
9.0%。被证明是有效聚磷菌的假单胞菌在中试装置中只有2%,而小规模试验
则达到26.5%。
讨论了系统的“生物选择”,系统内存在厌氧区的聚磷菌的生物选择条件,
使系统有良好的除磷效果。预计系统运行方式形成的微生物浓度周期性的变化
可以提供使某些微生物在强制性的周期变化中达到“共振”而得以优势增长。
在中试运行时观察到丝状菌引起的丝状膨胀现象,分别讨论了上海市污水
治理一期工程和南干线中试出现丝状膨胀的原因,指出主要是高浓度的有机物
或慢速降解有机物使厌氧池的生物选择作用减弱所引起的。还观察到系统产生
漂泥和表面活性剂在系统内积累的现象,指出表面活性剂积累是系统无撇渣装
置所致。
在进行系统设计时厌氧池和曝气池的容积负荷和有机负荷是关键,应保证
酸化的时间和硝化的低负荷。论文根据试验结果提供了MSBR(Ⅱ型)的设计
参考值:总水力停时间8~10h,其中缺氧池约0.5h,厌氧池约1.0h,泥水分
离池约0.5h,曝气池3~6h,SBR池约1.5h~2.0h×2;夏季平均污泥浓度3.0~
4.Og/l,冬季平均污泥浓度4.0~5.Og/l;污泥负荷0.2~0.3kgBOD5/kgMLSSd;
SBR池切换周期4~6h;曝气池溶解氧大于2mg/l。
关键词:城市污水,活性污泥法,MSBR工艺,一体化脱氮除磷,生物除磷,
生物脱氮,脱氮除磷微生物