交替曝气生物滤池工艺处理生活污水实验室研究

【摘要】：村镇生活污水如今已经成为中国村镇地区的一项重要环境污染源,不仅破坏了地表水和地下水的水体功能,同时对村镇居民的健康造成威胁,村镇生活污水污染控制势在必行。村镇生活污水污染控制不同于城市生活污水污染控制,主要表现在排水体制选择和适用技术要求上的明显差异。对于村镇生活污水污染控制,在排水体制上,合流制和分流制各有优势,均有广泛的应用,在区域分布上,控制模式包括分散处理和相对集中处理；适用技术应具备“投资省,运行费用低,处理效果稳定达标,管理维护容易”的总体特征,同时应具有“耐冲击负荷,对低C/N比污水有较强的脱氮效果”等特点。根据村镇生活污水处理适用技术的总体要求,结合前期开发应用腐殖填料生物滤池技术的经验以及村镇生活污水处理系列技术研发的思路,研发基于曝气生物滤池工艺及序批式生物膜工艺原理,具有集约化特征优势的交替曝气生物滤池新工艺,实现对低C/N比污水高效脱氮、运行控制简单且能长期稳定运行、占地面积小、剩余污泥产量少的工艺目标。本研究采用交替曝气生物滤池装置,过滤面积0.08m2,装填1.3m高、粒径为1-2mm的陶粒填料,以校园生活污水作为处理对象,研究了进水C/N比、回流比和水力负荷对交替曝气生物滤池工艺的污染物去除效率的影响,初步确定工艺最佳控制参数。并对试验装置各部分对污染物的去除效率、装置内溶解氧环境、水头损失、装置停止运行后恢复启动性能和工艺的污泥表观产率系数等工艺过程规律进行了研究。试验结果表明,交替曝气生物滤池工艺的脱氮效果在一定范围内随进水C/N比的增加而逐渐提高。装置在水力负荷为0.81m3/m2·d,回流比为130%条件下,在进水C/N比从2左右提高到5左右的过程中,TN去除率和TN容积负荷逐步提高,其中,在进水C/N比仅为4左右时,交替曝气生物滤池对TN的去除率平均达到53.7%。当进水C/N比在5到9的范围内时,TN去除率总体上维持在65%-75%的范围内。交替曝气生物滤池工艺运行的最佳回流比为200%。装置在水力负荷为0.81m3/m2·d,进水C/N比约为4的条件下,调节回流比为200%时,对TIN的平均去除率为68.3%,平均TN容积负荷为30.0 g/m3.d。在进水C/N比约为4,回流比为200%条件下,水力负荷由0.81m3/m2·d提高到1.50 m3/m2·d,装置的COD、NH3-N、TP的去除效率仍然较高,平均TN容积负荷由30.0 g/m3-d提高到40.8 g/m3.d,但平均TN去除率由68.3%下降到53.3%。以进水流量为65L/d(水力负荷为0.81m3/m2·d),回流比为200%,进水C/N比约为4运行,交替曝气边后反应器内各部分溶解氧浓度经历了波动后逐渐稳定的过程,其中缺氧区上部溶解氧浓度在交替后2h时下降到1mg/L以下,形成缺氧区填料层内适宜的缺氧环境；稳定运行工况下,反应器缺氧区填料层内溶解氧浓度维持在0.25mg/L以下,为微生物营造了良好的缺氧环境,保证缺氧区微生物充分储碳,以利于反硝化和吸磷过程,同时由于同化碳量减少,也能减少污泥的产生；好氧区上部溶解氧浓度稳定后维持在9mg/L左右,会导致回流硝化液中携带溶解氧过多,对缺氧区产生较大冲击,在今后的研究中考虑更换轻质填料,以降低为使填料轻微流态化所需的曝气量,从而降低好氧区溶解氧浓度。以进水流量为65L/d(水力负荷为0.81m3/m2·d),回流比为200%和以进水流量为65L/d(水力负荷为0.81m3/m2·d),回流比为300%运行,以及以进水流量为120L/d(水力负荷为1.50 m3/m2·d),回流比为200%运行时,装置运行48h后,总水头损失分别为365mm、564mm、986mm。考虑到该技术间歇使用的应用条件,研究了反应器停止运行26天,再重新进水启动后系统的处理效果,发现装置在启动第1天就对COD、NH3-N、TP具有理想的处理效果,去除率分别达到了88.1%、95.1%、91.9%,同时对TN的去除率达到47.3%。在启动第2天装置对TN去除率恢复到66.4%。交替曝气生物滤池工艺具备间歇使用后快速启动的优点。交替曝气生物滤池在进水流量为65L/d(水力负荷为0.81m3/m2·d),回流比为200%的工况下,污泥表观产率系数为0.06kgMLSS/kgCODCr,远低于A2/O工艺,大约仅为后者的1/5到1/10。交替曝气生物滤池对生活污水中的COD、NH3-N、TN等各项污染物均具有较高去除率,尤其是对C/N比为4左右的低C/N比污水脱氮具有明显优势,在村镇生活污水、初期雨水、再生水处理等污水处理领域具有广阔的应用前景。 【关键词】：村镇生活污水 交替生物滤池 低C/N比 脱氮 实验室研究
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要9-12
• Abstract12-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 研究背景16-24
• 1.1.1 村镇水环境污染状况16-17
• 1.1.2 村镇水污染处理现状17-24
• 1.2 曝气生物滤池工艺24-27
• 1.2.1 工艺简介24-25
• 1.2.2 工艺参数25-26
• 1.2.3 工艺特点26-27
• 1.3 序批式生物膜反应器工艺27-29
• 1.3.1 工艺简介27-28
• 1.3.2 工艺特点28-29
• 1.4 研究思路和研究内容29-32
• 1.4.1 研究思路29-31
• 1.4.2 研究内容31-32
• 第二章 实验材料和方法32-40
• 2.1 试验装置和工艺流程32-34
• 2.1.1 试验装置32-33
• 2.1.2 工艺流程33-34
• 2.2 试验设计34-36
• 2.2.1 试验设计依据34
• 2.2.2 试验设计方案34-35
• 2.2.3 试验方法35-36
• 2.3 试验准备阶段36-38
• 2.3.1 滤料选择36
• 2.3.2 仪器与型号36-37
• 2.3.3 试验装置的调试37
• 2.3.4 挂膜启动37-38
• 2.4 试验水质及检测分析方法38-40
• 2.4.1 试验水质38
• 2.4.2 检测分析方法38-40
• 第三章 主要工艺控制参数优化40-61
• 3.1 进水C/N比对工艺处理效能的影响40-47
• 3.1.1 进水C/N比对COD去除效果的影响40-42
• 3.1.2 进水C/N比对TN去除效果的影响42-46
• 3.1.3 进水C/N比对氨氮去除效果的影响46-47
• 3.2 回流比对工艺处理效能的影响47-50
• 3.2.1 回流比对COD去除效果的影响47-48
• 3.2.2 回流比对TN去除效果的影响48-50
• 3.2.3 回流比对氨氮去除效果的影响50
• 3.3 水力负荷对工艺处理效能的影响50-58
• 3.3.1 水力负荷对COD去除效果的影响51-52
• 3.3.2 水力负荷对TN去除效果的影响52-55
• 3.3.3 水力负荷对氨氮去除效果的影响55-56
• 3.3.4 水力负荷对TP去除效果的影响56-58
• 3.4 本章小结58-61
• 第四章 工艺运行过程特征规律研究61-75
• 4.1 反应器各部分处理效能探究61-65
• 4.1.1 反应器各部分对COD的去除效果61-63
• 4.1.2 反应器各部分对氨氮的去除效果63-64
• 4.1.3 反应器各部分对TN的去除效果64-65
• 4.2 反应器内溶解氧浓度变化情况65-67
• 4.3 运行过程中滤层水头损失变化情况67-70
• 4.4 工艺停止运行后启动性能70-72
• 4.5 工艺运行过程中污泥表观产率系数72-73
• 4.6 本章小结73-75
• 第五章 结论和展望75-78
• 5.1 结论75-76
• 5.2 展望76-78
• 参考文献78-86
• 附录86-87
• 致谢87-88

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