试论cast工艺强化脱氮除磷及其过程控制的基础研究

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1、jr国内图书分类号：X703．1题1825G07单位代码：10005学号：B200605001密级：公开北京工业大学博士学位论文英文并列题目：基巡坠△丛E盥至△LS至迎YQ盥E丛H△盥￡EQ娶IQLQg亘g△L盥墅至B互E盥至BE丛Q坠L△盥坠￡基Q￡ESS￡QⅨ至基QLEQB￡△S!￡BQCESS专业：巫撞王猩导师姓名：．蒸丞壅研究方向：连盔处理皇盔透鎏蕉剑王猩职称：教援论文报告提交日期2Q!Q生兰旦学位授予日期——授予单位名称和地址jE塞王些太堂j壁立直塑圈区垩巫圄!QQ曼ClassifiedIndex：X703．1DissertationfortheDoctoralDegr

2、eeinEngineeringFUNDAMENTALSTUDYONENHANCEDBIOLOGICALNUTRIENTREMOV．ALANDPROCESSCONTROLFORCASTPROCESSCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：DateofDefence：University：MaJuanProf．PengYongzhenDoctorofEngineeringEnvironmentalEngineeringMay,2010BeijingUniversityofTechnology．◆●■一●独创性声

3、明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，’也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：马巫卜嗍耻关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：二琴年

4、导师签名：■摘要摘要脱氮除磷是近年来污水生物处理领域的一个研究重点，循环式活性污泥法(cAST)以其可实现同步脱氮除磷而极具发展潜力，然而其在国内的应用却表明，该工艺的脱氮除磷效率并不理想。为了对该工艺的运行机理和脱氮除磷的强化进行深入研究，采用容积为115升的CAST工艺试验模型，以生活污水为原水，对该工艺脱氮除磷的机理及其强化进行了研究，同时详细研究了该工艺反应过程中溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)和pH值的变化规律，据此建立了一套实时控制策略并将其应用于工艺的运行过程控制之中，取得了较为稳定的处理效果，工艺运行得以优化。该研究为CAST工艺的运行和控制提供了有益的参考

5、，并在生物脱氮除磷方面发现了一些新现象。首先研究了碳氮比、充水比、进水时长对传统CAST工艺去除污染物效率的影响。结果表明，较高原水碳氮比有利于系统总氮(TN)和磷的去除。当原水平均碳氮比为3．6和4．3时，TN平均去除率分别为65．17％和74．08％，而当原水平均碳氮比为2．8时，TN平均去除率仅为58．92％；提高原水碳氮比，除磷率也由12．9％分别升至29．63％和69．48％。不同充水比的试验发现，降低充水比对除磷影响不大，而能改善对低碳氮比生活污水TN的去除，充水比由33％降至25％和16％时，TN去除率由58．92％分别升为70．51％和81．38％。然而，提高碳氮

6、比或降低充水比均会使系统发生污泥膨胀。将进水时间由2h延至4h，系统反硝化作用得到加强，TN去除率提高，平均值可达67．82％，除磷率为17．87％。限制CAST工艺脱氮除磷效率的主要因素之一是系统内硝酸盐或亚硝酸盐的积累。因此，为了强化系统的反硝化性能，在工艺运行过程中增加缺氧搅拌阶段，并将混合液回流时间延长至整个反应时段(4h)。改进运行模式后，固定充水比为25％，连续进水交替运行模式下的TN平均去除率为75．05％，而采用分段进水可将系统的TN去除率提高至81．45％，并且污泥沉降性能良好。此外，保证NH4+-N完全硝化，分段进水方式所需的曝气量仅为连续进水方式下的43％；

7、保持处理水量不变并等量分段进水，脱氮效率随进水次数的增加逐步提高。尽管增加缺氧段可以提高CAST系统的TN去除效率，但这种固定时长缺氧／好氧的运行方式却没有处于一种优化的状态。交替缺氧／好氧运行模式下，主反应区内ORP和pH值变化曲线上的特征点可以准确指示硝化、反硝化反应的结束。因此，根据系统ORP、pH值的变化规律，建立了一种实时控制策略来对好氧、缺氧时段进行调节。结果表明，应用该策略后工艺运行得以优化，稳定性得以加强，在反应末端投加适量碳源后，系统最终出水COD低于40mg／