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碳源受限型废水本身不能满足同步脱氮除磷要求,通过对污泥水解酸化处理可获得生物处理工艺所需的碳源并实现污泥资源化与稳定化。折流式反应器兼具上流式活性污泥床与推流式反应器优点,同等底物转化率下所需容积较CSTR反应器小且无需搅拌。本课题采用折流式初沉污泥水解酸化工艺获取碳源并结合A2/O多氧化还原环境生物脱氮除磷工艺,研究利用初沉污泥酸化液促进脱氮除磷的可行性。
在温度为30℃,水力停留时间为24h,固体停留时间为3d时,经过30天的试验运行,污泥产酸工艺的产酸效果稳定,成功实现有机物的溶出与VFAs的积累。污泥酸化液的SCOD和VFAs极值分别达到1182 mg/L和602.8 mg/L,VFAs产率最大值达到0.06mgVFAs/mgVSS,水解效率最大值达到3.6%,基于折流式反应器的初沉污泥水解产酸工艺获取碳源是行之有效的。试验过程中,初沉污泥酸化产酸工艺污泥氮磷释放率分别为3.24mg NH3-N·g-1VSS、0.28 mg P·g-1VSS。
污泥酸化产物中SCOD和VFAs的比值随着体系的逐渐成熟呈下降趋势,并最终稳定。试验过程中,系统酸化液碱度随运行历时逐渐增加,随着体系达到酸碱平衡而趋于稳定,污泥水解产酸体系达到稳定时,碱度达到850mg/L。碱度的增加有利于体系保持酸碱平衡,对pH值变化具有缓冲作用,整个试验阶段pH值变化较小。经水解酸化后初沉污泥的沉降性能有所改善,污泥的固液分离能力增强。
试验表明停留时间对初沉污泥水解产酸工艺有重要影响,同等条件下增大HRT可增加碳源的积累;而HRT大于32h后,碳源数量增速减缓。SRT在5天时效果最佳,SCOD、VFA值分别可达1498mg/L和895.3mg/L;SRT增大到7d时,产酸效果下降。当水解酸化体系破坏后,采用投加三氯甲烷的办法可抑制系统中产甲烷菌的活性,使水解酸化效应得以快速恢复。
研究利用ASM2D模型程序对投加酸化液前后A2/O脱氮除磷工艺进行数学模拟,预测污泥酸化液的投加量,并根据模拟结果对投加酸化液前后A2/O脱氮除磷工艺进行试验研究,结果表明工艺可较好地实现氮磷营养物的去除,投加酸化液后,出水TN平均值达到17mg/L,TP平均值达到0.5mg/L,COD平均值为30mg/L,氨氮为1.6mg/L,出水水质标准达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中规定的一级标准。本课题采用的模型参数能准确模拟试验反应过程,快速准确确定碳源的投加量,是一种快捷直观的工艺优化方法,为酸化液强化A2/O工艺的同步脱氮除磷目标的实现提供捷径。