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好氧颗粒污泥理化性质
系统接种平均粒径31.9 μm、且不含有粒径>200 μm颗粒的剩余污泥。启动1个月后观察到了表面光滑、轮廓清晰的颗粒污泥(图2)。在微观下颗粒污泥结构致密,主要由球状菌、杆状菌、以及少量的丝状菌组成。在稳定运行阶段,污泥平均粒径增大到138.5 μm,粒径>200 μm的颗粒污泥占比达28.9%。SVI5和SVI30最终分别稳定在68.2和56.8 mL/g,SVI5/SVI30为1.2。在长达14个多月的监测中,系统稳定性高,没有出现污泥沉降性能变差或颗粒污泥占比降低的情况。
污染物去除效果
如图3a所示,系统采取逐渐提高进水量的启动策略,由初始的9307 m3/d提高至1.5×104m3/d。但受限于旱季污水量小,启动阶段结束时,实际处理量为2.0×104m3/d,未能达到设计值。进入稳定运行阶段后,进水量增大,平均处理水量为2.4×104m3/d。最高日处理量达3.5×104m3/d,为设计值的1.4倍,系统具有较强的耐冲击能力。
系统污染物去除效果如图3b-d所示。启动初期,由于污泥浓度和活性较低,污染物去除效果较差。随着系统运行到第10天,出水COD、NH4+-N和TN分别降低至44.0、1.4和8.4 mg/L,达到一级A标准;第33天,出水COD、NH4+-N和TN分别为25.6、1.1和9.8 mg/L,达到地方标准,随后进入稳定运行阶段I。在稳定运行阶段I(雨季),出水COD、NH4+-N和TN为26.0、0.6和11.1 mg/L,达标率分别为95.9%、99.2%和100%。进入稳定运行阶段II后,出水COD、NH4+-N和TN分别降低至25.5、0.5和10.1 mg/L。在这一阶段长达268天的监测中,各污染物出水达标率均达100%。
技术经济效益分析
将提出的微氧-好氧耦合沉淀一体式连续流好氧颗粒污泥系统与现有好氧颗粒污泥技术Nereda®和S::Select®(又名为Densified Activated Sludge)基于具体的工程案例进行比较,各工艺流程如图4所示,对比结果详见表1。
与Nereda®技术相比,启动时间更短,无需进水和污泥缓冲池,且现有连续流活性污泥工艺适当改造即可实施,适用场景更广。与S::Select®技术相比,污泥沉降性能不受冬季低温影响,且无需二沉池,在节地节能方面具有显著优势。但本系统颗粒污泥占比较低。这主要有两方面的原因,一是Nereda®采用序批处理模式,设置短的沉淀时间选择性淘汰沉降速度慢的絮状污泥;S::Select®采用水力旋流器,选择性淘汰密度低的絮状污泥,但本系统目前缺乏污泥选择压。另一方面,Nereda®和S::Select®工业化已有十余年,应用比较成熟,而本系统是首个应用案例,运行时间尚短,运行条件和培养模式等还未优化。
5 第一作者介绍
余诚:清华大学环境学院博士研究生。主要从事合流制溢流控制、连续流好氧颗粒污泥和厌氧氨氧化等污水处理方向的研究。以第一作者发表中英文论文7篇,作为技术骨干参与2项“十三五”水体污染控制与治理科技重大专项课题,主持1项校级研究中心下设课题。
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