污泥内碳源开发强化生物脱氮工艺技术与优化控制

污水中氮磷等营养物质去除是城市污水处理和再生水回用的核心问题之一。随着我国污水处理厂排放标准的日益严格，城市污水有机碳源的缺乏成为提高脱氮除磷效果的瓶颈。利用污水处理厂污泥内碳源替代外加碳源，可有效控制处理成本，提高出水水质，是可持续的污水处理工艺技术。但目前全流程的内碳源开发与城市污水生物脱氮的耦合工艺仍存在诸多理论和应用的问题，亟待进一步深入研究解决。.本项目的研究涉及污泥内碳源开发、技术应用及其优化控制等重要环节。研究对象为污水厂主处理区污水和高氨氮污泥消化液，涵盖污水处理厂外源和内源氮输入两种情况。研究内容和主要创新点包括发酵污泥类型对强化生物脱氮的影响；发酵过程中有机物和氮磷等营养物质释放规律以及对反硝化的影响，发酵系统和生物脱氮系统的相互影响等。同时研究污泥发酵内碳源开发系统和生物脱氮系统的耦合优化运行；进一步探索污泥内碳源强化城市污水处理厂脱氮除磷的综合策略。

城市污水有机碳源的缺乏成为提高脱氮除磷效果的瓶颈。利用污水处理厂污泥内碳源替代外加碳源，可控制处理成本，提高出水水质。为解决污泥内碳源开发和应用过程中存在的挥发酸产量受限，脱水性能恶化等瓶颈问题，本项目系统研究污泥内碳源开发技术及其优化控制策略，开发了经济高效应用内碳源强化脱氮除磷的新工艺和新方法。研究结果表明在污泥发酵过程中投加亚硝酸盐，可以在促进污泥发酵产酸的同时实现高效脱氮，其主要机理在于亚硝酸盐对微生物的破壁作用，同时发酵系统内挥发酸及时消耗，底物抑制作用降低，也有利于提高内碳源开发效率；在此基础上开发了内碳源强化消化污泥脱水液的连续流工艺以及内碳源强化低碳氮比废水脱氮的序批式工艺，以上工艺应用污泥内碳源为替代碳源，显著提高了低碳氮比废水的总氮去除效果。项目系统还开发了强化污泥发酵产酸的新技术及考察了其作用原理，试验结果表明适宜的碱性条件、发酵系统投加镁粉和氯化钠均可提高污泥发酵产酸过程中的挥发酸产量，提高污泥内碳源的开发效率。同时项目提出了提高发酵污泥脱水性能和降低温室气体产量的控制方法和策略。