双污泥反硝化除磷-诱导结晶磷回收新工艺研究

针对传统生物脱氮除磷工艺处理生活污水时碳源不足，聚磷菌与反硝化菌对碳源存在竞争，泥龄矛盾难以协调和出水氮磷达标率不理想等问题，提出"双污泥反硝化聚磷－诱导结晶磷回收"新工艺。该工艺不仅可以有效提高污水脱氮除磷效率，还可实现磷资源的有效回收，降低污水处理能耗。与传统生物脱氮除磷和化学除磷结合的工艺相比，具有独特的优势。本课题在研究该新型工艺脱氮除磷效果及主要影响因素的基础上，分析脱氮除磷效率与磷回收品质之间的关系，对工艺参数进行优化；明晰系统脱氮除磷机理；建立工艺全流程模型，为该系统的工艺设计和运行提供依据。本课题从理论研究和实用技术两个方面深入、系统研究该新型工艺，为污水处理脱氮除磷新工艺的推广应用提供技术支撑，具有非常重要的现实意义。

针对传统生物脱氮除磷工艺处理生活污水中碳源不足、聚磷菌与反硝化菌对碳源存在竞争、泥龄矛盾难以协调、污水深度处理工艺由生物单元与混凝沉淀单元机械式不合理组合及出水氮磷达标率不理想等问题，本项目创新性提出双污泥反硝化聚磷-诱导结晶磷回收污水处理工艺（anaerobic–anoxic/ nitrifying/ induced crystallization, A2N-IC）. 该新型技术与传统污水深度处理工艺相比，具有明显优势：可最大程度地将污水中快速降解碳源用于反硝化，同时节省了曝气部分的能源消耗；具有逆流封闭式反硝化的特点，根本上解决了回流液反硝化效率低的弊病；并能实现磷资源的高效高品质回收。本课题考察了不同进水水质对A2N-IC处理效果影响；探讨了A2N-IC工艺中生物除磷、化学结晶除磷的作用及两者关系；解析了化学结晶除磷与生物除磷系统的平衡过程；明晰系统脱氮除磷机理；建立工艺全流程模型，为该系统的工艺设计和运行提供依据。研究表明：在进水COD为250~300mg/L、氨氮为30~45mg/L、TP为4~14mg/L时，连续流A2N-IC出水TP小于0.2mg/L，均达到GB18918-2002一级A标准，并成功的获得了结晶产物羟基磷酸钙，实现了磷回收。双污泥反硝化聚磷-诱导结晶磷回收系统仍然保留了强化生物除磷系统的特性，诱导结晶化学除磷在系统中具有双重作用：一方面增加了工艺对TP的去除途径，另一方面可以解决聚磷负荷与电子受体比例不协调的问题，为缺氧聚磷提供适宜的氮磷比。A2N-IC工艺中存在一种内在自发的生物除磷和化学除磷分配的调节功能，这种调节功能能够在一定程度上削弱突然改变（提高或降低）化学除磷量对系统的影响。工艺过程模拟采用了ASM2D模型和神经网络模型相结合，对各污染物浓度及沿程变化规律的预测具有较高准确性. 该研究成果将为新型污水深度处理工艺的推广应用提供理论和技术支撑。项目研究取得了丰硕的成果：申报发明专利2项，发表期刊论文共14篇，其中SCI收录5篇，EI收录7篇论文，多次参与了国内外相关研究的学术交流会议，宣读会议论文5篇。