两级A/O工艺处理垃圾渗滤液的短程脱氮生产性试验研究

摘要

垃圾卫生填埋是一种国内外普遍采用的垃圾处理方法，但在此处理过程中产生的垃圾渗滤液对环境危害性很大，其中高浓度氨氮的去除要实现处理达标难度很大，本试验主要研究了短程脱氮理论在两级A/O生化系统中的生产性应用及溶解氧、氨氮负荷、有机负荷和水力停留时间等因素对该过程的影响。
　　经过大约两个月的接种和驯化，生化系统实现了稳定的全程硝化反硝化。一级接触氧化池的氨氮去除率为97.98％;两个好氧池分别去除了总COD的43.31％和18.37％，剩余难降解COD浓度为448.53mg/L，再经后续Fenton氧化工艺可以达标排放;二级厌氧池须以COD/NO3--N=4.7的比例外加碳源，反硝化去除NO3--N的效率可达99.49％，TN的去除率为84.44％。
　　通过调低一级接触氧化池的DO浓度至1.5mg/L，可以实现良好的短程硝化反硝化。此时，一级接触氧化池的氨氮去除率为94.82％，相对于全程脱氮期间的97.98％略有降低，出水亚硝酸盐氮浓度为306.97mg/L，亚硝酸积累率为74.29％。一级接触氧化池出水COD平均值约为689.33mg/L，比全程脱氮阶段约高30mg/L。
　　各因素对短程硝化反硝化的影响表现为:
　　(1)DO浓度是影响短程硝化的主要因素，在DO=1.5mg/L时，一级接触氧化池有良好的短程硝化效果，氨氮去除率可达到94.53％，亚硝酸积累率为71.77％，过低会影响氨氮去除率，过高会降低亚硝酸盐积累率;
　　(2)进水氨氮负荷对氨氮去除率影响较大，进水氨氮浓度为400～500mg/L时，一级接触氧化池的氨氮去除率高达94.82％，在二级接触氧化池进水TN浓度不超过70mg/L时，最终出水的氨氮、总氮达标才有保障;
　　(3)COD对维持好氧池微生物稳定的状态和厌氧池稳定的反硝化有重要影响，一级接触氧化池的COD为1000～1100mg/L时，对出水的稳定比较有利;二级厌氧池进水需以C/NOx--N=4.0的比例投加葡萄糖，TN去除率可达87.46％，相比全程硝化反硝化，节省约15％的外加碳源;二级接触氧化池的进水COD在600～1000mg/L时，出水水质比较稳定;
　　(4)水力停留时间(HRT)主要影响一级接触氧化池的氨氮去除率，当进水氨氮浓度为400～500mg/L时，HRT不小于66h对稳定高效的短程硝化反硝化比较有利，但要避免HRT过长给好氧池带来生物膜解体的负影响。
　　原水过高的氨氮浓度对生化系统的运行影响很大，运行中需要投加的碳源量非常大，而渗滤液处理量又比较小，氨吹脱预处理是比较可行的改善措施。
　　最后，利用Monod方程和质量守恒原理、以及亚硝酸菌产率系数的定义，分别求得了氨氮利用速率动力学方程和亚硝酸菌生长动力学方程。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 城市垃圾填埋场渗滤液的性质

1．1．1 垃圾渗滤液的产生

1．1．2 垃圾渗滤液的特点

1．1．3 垃圾渗滤液的危害

1．1．4 我国垃圾渗滤液的排放标准

1．2 渗滤液脱氮处理技术

1．2．1 物理化学法脱氮技术

1．2．2 传统生物脱氮技术

1．2．3 新型生物脱氮技术

1．3 短程硝化反硝化理论的研究现状

1．4 课题研究的意义、内容及创新点

第2章 试验材料与方法

2．1 生产性试验工艺及装置

2．1．1 生产性试验工艺流程

2．1．2 生产性试验装置主要参数

2．2 废水水质与水质指标分析方法

2．2．1 废水水质

2．2．2 检测项目与分析方法

第3章 两级A／O工艺的调试运行试验研究

3．1 两级A／O系统的简介

3．1．1 一级厌氧折流板反应器

3．1．2 一级生物接触氧化池

3．1．3 二级厌氧折流板反应器

3．1．4 二级生物接触氧化池

3．2 两级A／O系统的调试运行

3．3 调试运行结果与分析

3．3．1 两级A／O系统各反应池对COD的去除效果及分析

3．3．2 生化系统内氨氮、总氮及NOx--N的变化及分析

3．4 两级A／O工艺处理效果的主要影响因素

3．5 调试运行小结

第4章 两级A／O系统内短程硝化反硝化的实现和稳定运行

4．1 短程生物脱氮的实现途径

4．1．1 不同控制因素实现短程脱氮的优缺点

4．1．2 两级A／O实现短程硝化反硝化的控制参数

4．2 两级A／O系统实现短程硝化反硝化过程

4．2．1 全程脱氮转向短程脱氮过程中各反应池氨氮变化

4．2．2 全程脱氨转向短程脱氮过程中各反应池出水NO2--N、NO3--N的变化

4．2．3 全程脱氮转向短程脱氮过程中各反应池出水有机物的变化

4．3 本章小结

第5章 两级A／O系统的短程硝化反硝化脱氮研究

5．1 溶解氧(DO)浓度对短程硝化反硝化的影响

5．1．1 DO浓度对氨氮、总氮去除效果的影响

5．1．2 DO浓度对NO2--N、NO3--N浓度变化的影响

5．1．3 DO浓度对有机物去除效果的影响

5．2 进水氨氮浓度对短程硝化反硝化脱氮的影响

5．2．1 进水氨氮浓度对好氧池氨氮、总氮去除效果的影响

5．2．2 进水氨氮浓度对各生化池NO2--N、NO3--N变化的影响

5．2．3 进水氨氮浓度对有机污染物去除的影响

5．3 进水有机负荷对短程硝化反硝化脱氮的影响

5．3．1 进水有机负荷对好氧池氨氮、总氮去除的影响

5．3．2 进水有机负荷对NO2--N、NO3--N浓度变化的影响

5．3．3 进水有机负荷对其自身去除效果的影响

5．4 水力停留时间对短程硝化反硝化脱氮的影响

5．4．1 水力停留时间对好氧池氨氮、总氮去除效果的影响

5．4．2 水力停留时间对各生化池NO2--N、NO3--N浓度变化的影响

5．4．3 水力停留时间对各生化池有机污染物去除效果的影响

5．5 本章小结

第6章 两级A／O系统短程硝化动力学研究

6．1 短程硝化的生化机理

6．1．1 短程硝化的物质转化途径

6．1．2 短程硝化过程的电子传递模式

6．1．3 短程硝化过程的能量生成

6．2 氨氮利用速率动力学

6．2．1 模型建立

6．2．2 氨氮利用速率动力学参数求解

6．3 亚硝酸菌生长动力学

6．4 本章小结

第7章 垃圾渗滤液吹脱处理的小试试验

7．1 渗滤液水质

7．2 试验装置

7．3 试验结果与分析

7．3．1 pH值对吹脱效果的影响

7．3．2 曝气强度对吹脱效果的影响

7．3．3 曝气时间对吹脱效果的影响

7．3．4 温度对吹脱效果的影响

7．4 本章小结

结论和建议

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录