UniFedSBR工艺脱氮除磷特性及其自动控制研究

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1、北京工业大学博士学位论文UniFedSBR工艺脱氮除磷特性及其自动控制研究姓名：赵晨红申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：彭永臻;王淑莹20080301北京工业大学工学博士学位论文在UniFedSBR工艺中TN的去除主要发生在两个阶段，即进水／排水阶段和曝气阶段。曝气阶段TN的损失主要是由于在反应器内发生了同步硝化反硝化。UNFedSBR工艺的除磷机理为强化生物除磷机理。UNFedSBR工艺处理生活污水，对有机物和氨氮有非常好的去除，出水中检测不到氨氮，有机物浓度也在30mg／L以下，基本为难生物降解COD，对总氮和磷的去除效果主

2、要取决于进水C／N比。控制充水比为25％，当C／N比低于5．7时，TN去除率随C／N比的升高而快速大幅度提高，从2．75时的43．6％升至5．7时的80．84％，当C／N比达到5．7时，进水／排水阶段的脱氮率已达到最大值，之后继续提高C／N比，只能提高曝气阶段由于同步硝化反硝化产生的脱氮率，所以TN去除率的提高变得缓慢。随着进水C／N比的增加，聚磷菌可从进水中获得更多的有机碳源，进行PHB的合成和P04孓的释放，同时避免了N02对释磷产生的抑制作用，因而磷的去除率随C／N比的增加而提高，且C／N比越高，PAOs的释磷量和吸磷量越多，好氧

3、吸磷速率越快，除磷效果越好。进水C／N比的变化对COD的去除没有显著影响，平均去除率为93．15％。当C／N比大于6．97、有机负荷高于O．38kg／(kg·d)时，污泥容积指数随C／N比的增加而大幅度提高，产生由于低溶解氧和高负荷带来的非丝状菌污泥膨胀。进水C／P比是影响UniFedSBR工艺磷去除的重要因子。控制充水比为33％、进水C／N比为6，当C／P≥33时，可以实现磷的100％去除，当C／P<33时，磷，的去除率随C／P比的增加而线性提高。进水C／P比的变化，对总氮和COD的去除没有影响，平均去除率分别为84％和94．5％。U

4、niFedSBR工艺一个周期的TN去除率rl为进水／排水阶段在池底部污泥层中发生的反硝化作用产生的脱氮率rl1和曝气阶段由于微生物的同化作用及同步．硝化反硝化作用产生的脱氮率n2二者之和。改变充水比会对进水／排水阶段TN的去除率rl1和曝气阶段TN的去除率n2产生截然相反的影响。在相同的进水水质条件下，提高充水比，rl1降低，而n2升高，由于进水／排水阶段对UNFedSBR工艺TN的去除贡献更大，因此充水比越大，TN去除效果越差。UniFedSBR工艺在相同的进水水质条件下，充水比越大，除磷效果越好。在UNFedSBR工艺的进水／排水阶

5、段，污泥层中的pH、DO和ORP值随时间的变化曲线上没有特征点，表明pH、DO和ORP值的变化基本没有规律，无法指示该阶段污泥层中发生的反硝化和释磷等生化反应进程。因此，进水／排水阶段利用pH、DO和ORP作为实时控制参数是不可行的。在UniFedSBR工艺的曝气阶段，混合液的pH、D0和0RP曲线可以反映该阶段的生化反应进程。在硝化过程结束时，在pH、D0和0RP曲线上均出现特征点，pH由下降转为上升，DO和0RP会突然迅速大幅上升，因此，pH、D0和0RP作为曝气阶段的实时控制参数是可行的。通过在线实时监测曝气阶段混合液的pH、II

6、摘要DO和ORP值，并结合实际运行经验，在硝化过程结束后再适当地延长一段曝气时间用以吹脱系统中的气体，避免后一周期进水时污泥上浮，才能保证UniFedSBR工艺的正常运行，也是对UniFedSBR工艺曝气阶段采取的最佳实时控制策略。关键词：UniFedSBR工艺；脱氮：除磷；自动控制；C／N比；C／P比；充水比北京工业大学工学博士学位论文AbstractToday,eutrophicationofwaterbodybecomessignificantlyoneofworldwideenvironmentalproblems．Thewas

7、tewatertechniquesdevelopedgraduallyfromtheperiodofpureCODremovaltotheperiodofsimultaneousCOD，nitrogenandphosphorusremoval．Thenitrogenandphosphorusremovaltechnologyaimedforeutrophicationcontrolhasbeenthestudyfocusinthewastewatertreatmentarea．UniFedSBRwasanovelnutrientremo

8、velprocessdevelopedbyAustraliainrecentyears．Comparedwiththecomplexcontinuousflowprocessesforbiologicaln