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中国新颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)明确规定了城市污水厂较为严格的磷酸盐和氨氮排放标准.因此现有的城市二级污水处理厂面临脱氮除磷改造的问题.该课题研究简单易行、不征地改造现有城市污水厂的新工艺.采用厌氧+立体循环工艺,试验进水采用上海泗塘水质净化厂污水.该工艺厌氧区为生物除磷提供了良好环境,并对进水有机物水解酸化.曝气池分为上下两层,上层为好氧区,下层为缺氧区,混合液在上下循环流动过程中完成有机物降解和生物脱氮、过量摄磷过程.缺氧区在底层不与大气接触,缺氧环境形成快,保持较好缺氧状态.混合液流动,为反硝化提供了碳源,因此在同一曝气池里实现硝化反硝化.曝气池末端设置污泥自浓缩区,沉淀的污泥自动回流到曝气区内,并随混合液一起流动,很好的保证了曝气区内污泥浓度,同时有效地降低了二沉池负荷.中试试验作了四个不同工况的试验.试验结果表明,厌氧+立体循环工艺较常规的A2/O工艺,省去了厌氧搅拌,省去混合液内回流,可节省约25％占地和30％能耗.当MLSS在4.0~4.5g/L,HRT为6~8h,SRT在20~25d条件下,对COD、NH3-N、TN、TP去除率分别可达89.4％、74.7％、63.7％、68.4％以上.该工艺对有机物去除效率较高,受温度和水力负荷影响较小,对NH3-N和TN的有较好去除效果,去除率受温度影响很显著.四个工况试验出水水质都可达到国家二级排放标准.论文分析了污泥自浓缩效果,着重分析了影响自浓缩效果的因素以及自浓缩效果对二沉池和整个处理系统的作用.研究表明曝气池污泥浓度在4.0~4.5g/L,自浓缩区水流上升流速不大于3~3.5m/h时,自浓缩区有很好的自浓缩效果,进入二沉池混合液污泥浓度在3g/L以下,大大的降低了二沉池固体负荷,可保证二沉池稳定运行,同时,由于进入二沉池的污泥少,污泥更新快,特别是高温季节可抑制二沉池反硝化浮泥.污泥回流比控制在0.5左右,带入厌氧区的NO3--N量较少,可减少NO3--N对厌氧释放磷的影响.整个反应系统污泥浓度较高,厌氧池是升流式污泥床,反应池池内有明显的污泥浓度梯度,平均污泥浓度达8g/L以上,厌氧池一方面为释磷创造了厌氧环境,另一方面将难降解有机物水解酸化,为释放磷提供挥发性有机酸,强化释磷效果,降低后续处理负荷.缺氧池和好氧池平均污泥浓度在4.3g/L左右,污泥有机负荷低,硝化效果好.论文还分析了高浓度活性污泥对整个处理系统的影响以及如何维持系统的高浓度,论述了泥龄与污泥浓度、污泥产率的关系.结合上海泗塘厂脱氮除磷改造,给出了可行性方案和推荐工艺参数.