当前,水体富营养化是我们所面临的最为严重的环境问题之一。氮磷元素过剩是引起水体富营养化的主要原因,因此以控制富营养化为目的的脱氮除磷已经成为当今污水处理领域的研究热点。反硝化除磷是近年来很受关注的污水生物处理新技术,基于此理论开发出的A2N双污泥反硝化除磷工艺既可大幅度节省供氧量,又能减少有机碳源投加量、剩余污泥产量,并减少反应器的容积。该工艺对于处理低COD/TN城市生活污水具有传统脱氮除磷工艺所不具有的独特优点,对于提高低COD/TN比值城市生活污水脱氮除磷效率具有重要意义。 为促进A2N双污泥反硝化除磷工艺在处理低COD/TN城市生活污水的研究发展,本课题以实际生活污水为处理对象,采用连续流模型与间歇试验相结合的方法对A2N工艺的机理以及工艺运行参数进行了研究。 A2N反硝化除磷工艺是双污泥系统,以硝化菌为主体的好氧硝化生物膜系统,以反硝化聚磷污泥为主体的活性污泥系统。A2N系统的启动采取先培养反硝化聚磷菌和好氧硝化生物膜后注入A2N系统连续运行的方式,两种微生物能够在各自最佳的环境中驯化培养,使系统能够快速启动。 在成功启动A2N工艺的基础上,对该工艺处理低COD/TN比值城市生活污水脱氮除磷的特性进行了深入研究。反硝化聚磷菌(DPB)能够利用同一碳源同时完成反硝化和聚磷两种反应,避免了传统工艺中两种反应在底物问题上产生的竞争问题。在进水COD/TN比值较低的情况下,系统仍然具有较好的氮磷去除效果。在间歇试验中,反硝化聚磷污泥表现出较好的释、吸磷效果。同时,由于厌氧池的存在相当于一个前置厌氧选择器,抑制了污泥膨胀的发生,反硝化聚磷污泥具有良好的沉降性能。通过电子显微镜观察到在生物膜上微生物相十分丰富,可以观察到钟虫属、累枝虫属、轮虫属和一些原生动物类,这些微生物的出现证明系统处于良好的运行状态。 A2N工艺中存在两个回流体系：超越污泥回流和回流污泥回流。试验研究了在超越污泥和回流污泥回流比分别为0.3和0.3,0.4和0.4,0.6和0.6的条件下,A2N工艺对COD、氮、磷的处理效果。不同的回流比对COD和磷的去除效果影响不大,对氨氮以及总氮的去除有一定影响。试验表明,当超越污泥回流比和回流污泥回流比均为0.4时,A2N系统的运行情况最好。研究发现,在保证缺氧池有足够污泥的前提下,应尽可能减小超越污泥流量,以降低出水氨氮浓度。试验表明,在进水COD变化比较大的情况下,对厌氧释磷影响最大的足回流带入的硝态氮的量。同时,硝化池中的氮磷比与缺氧吸磷量成正比关系。这是因为,当缺氧池氮磷比值较高时,用于反硝化吸磷反应的硝态氮多于磷,吸磷反应会比较充分。 利用间歇试验研究了NO2--N和NO3--N浓度对反硝化聚磷菌缺氧吸磷的影响,发现在NO3--N和NO2--N同时存在的条件下,缺氧吸磷优先利用的电子受体是NO3--N,而且NO2--N浓度越高,吸磷反应速率越低。NO2--N的存在对聚磷菌吸磷存在一定的影响,但并没有抑制吸磷反应的进行。比硝态氮反硝化速率随着时间变低,而且初始NO2--N浓度越高,平均比硝态氮反硝化速率越低。反应初期作为电子受体NO3--N较NO2--N在反硝化过程中占优势,随着反应的进行NO3--N浓度越来越低,这时NO2--N逐渐在反硝化过程作为主要电子受体被利用。