环流推流式反应器是课题组在OCO工艺的基础上进行试验分析及改进,形成的一种简易、高效、经济的环流循环式污水脱氮除磷新工艺。该工艺目前已获得发明专利(专利受理号:200710092501.7 )和国家实用新型专利(专利号:ZL2005 2 0010545.7)。论文结合环流推流式工艺的特点,主要考察各影响因素对系统脱氮除磷效果的影响。论文在前期研究的基础上,主要进行了如下试验研究:①考察了进水COD浓度、水力停留时间(HRT)、污泥龄(SRT)、溶解氧浓度(DO)与进水碳氮比(C/N)关联影响对系统生物脱氮除磷的影响,并结合反应器特性进行试验分析,以优化系统运行工况;②与典型的环流反应器—氧化沟进行对比,以优化系统脱氮除磷的运行工况;③环流推流式系统生物脱氮动力学模式的建立、模拟与分析。通过以上试验研究发现,进水COD浓度、HRT、SRT以及DO与C/N的关联影响对环流推流式反应器的脱氮除磷效果都会产生影响。进水COD浓度分别在100～200mg/L,200～300mg/L,300～500mg/L以及大于600mg/L的范围内时,系统对COD去除效果的影响并不明显,均在90%以上。当进水COD浓度在200～500mg/L范围内时,系统对TN、氨氮和TP的去除效果较为稳定,其去除率分别在70%、95%和80%以上。但当进水COD浓度过低时(100~200mg/L),由于碳源不足而引起脱氮除磷效果变差,当进水COD浓度过高时(高于600mg/L),由于微生物种群的改变而使脱氮除磷效果恶化。另外,随着进水COD浓度的不断升高,反应器各区各指标的出水浓度均随之升高。为兼顾生物脱氮和生物除磷以及处理量的需要,HRT应控制在10h左右,此时,系统对COD、TN、氨氮以及TP的去除率分别为95.42%、71.59%、96.99%和83.25%,各指标均能达到一级排放标准。在此HRT条件下,系统厌氧释磷量和好氧吸磷速率分别为17.83mg/L和8.95 mg/ (g/h)。当污泥龄控制在15～20天时,系统脱氮除磷效果较好,此时,COD、TN、NH3-N、TP以及磷酸盐的平均去除率分别在94%、74%、94%、84%、83%以上,出水水质达到城市污水GB18918-2002一级排放标准;同时,系统的SVI较低,且污泥絮凝沉降性能良好。另外,系统的污泥含磷率较高,在4.5～4.8%之间。好氧区DO浓度和进水C/N比值对系统COD去除效果的关联影响并不显著,不管在何种DO浓度和C/N下,系统对COD的去除效果均较好。这可能跟系统的特殊环流循环结构有关,系统反应器流可形成较好的推流流态,基质浓度可呈明显的梯度分布,有利于基质与微生物间的良好接触。但是DO浓度和C/N对系统脱氮除磷效果具有明显的关联性。在系统中,保持活性污泥氮负荷基本不变的情况下,最适的进水C/N为7～18,最适的DO浓度为1.5～1.8mg/L,此时,系统脱氮除磷效果最佳,系统对TN的平均去除率可达到75%左右,对TP的平均去除率可达到80%以上。通过对比,环流推流式工艺是具有较好脱氮除磷效果的环流工艺。通过对系统建立物料平衡方程,推导出系统缺氧反硝化和好氧硝化的动力学方程,并求出其动力学参数,在此基础上建立了系统的生物脱氮动力学模式。试验结果表明,推导出的动力学模式具有较高的数据拟合能力,可以较好地预测环流推流式反应系统的生物脱氮过程。研究获得了可用于实际设计及运行控制的重要参数,为环流推流式反应器的工程应用提供了技术支撑。
