分段进水多段A/O法处理农村生活污水的脱氮研究

【摘要】：未经处理的生活污水随意排放是造成农村地区水体污染和水体富营养化的重要原因之一。农村生活污水一般具有排放分散、水质水量变化大等特点，加之农村经济条件限制，城市污水厂采用的技术工艺和运行管理模式不适用于农村地区污水处理。本研究在实地调查和研究农村污水水质特征、排放规律和对区域水体污染情况的基础上，将传统分段进水多段A/O工艺进行改进，使之适用于碳氮比较低的农村生活污水脱氮处理。结合理论模型建立和人工配水小试试验研究，对改进型工艺的脱氮效能进行研究，取得以下研究结果： （1）通过对福建上杭县古田镇的生活污水排放规律和水质特征进行调查和研究，发现该地区的农村生活污水主要特征是氮磷含量高（TN、TP分别为111.3mg/L、9.58mg/L）、碳氮比低（CODCr/TN约为3）。各污染物排放通量和污水排放量的变化与居民的作息规律相对应。污染物人均年排放量为：CODCr6.351~19.053Kg/p·a、 TN0.621~1.643Kg/p·a。未经处理的村镇污水直接排入周边溪流，使得溪流水质恶化，主要体现在氮、磷含量显著上升，TN和NH3-N均超Ⅴ类水质。该地区农村缺乏完善的污水收集与处理设施，造成山泉水汇入污水收集明渠，加大了明渠的水量，稀释了污染物浓度，增加了污水处理的难度。 （2）基于完全利用原水中有机物作为反硝化碳源的原则，建立改进型分段进水多段A/O法的理论模型，推导出最佳流量分配系数及在该流量分配下的系统脱氮率的表达式。改进型分段进水多段A/O法的流量分配系数与进水C/N比值和反硝化所需的COD量有关，而系统的理论最大脱氮率除了与这两者有关以外，还与工艺分段数有关。工艺分段数越大，理论脱氮率也越大，但工程应用中多不超过4段。 （3）基于工艺的理论模型，分别计算进水C/N比等于3.75和7时的最佳流量分配系数，并根据流量分配系数确定反应器各好氧池和缺氧池的容积，采用人工配水使进水水质保持设计值，反应器连续运行。低C/N比进水条件设计的反应器对CODCr、NH3-N的平均去除率为84.3%、96%，对TN去除率最高为45%左右。高C/N比进水条件设计的反应器对CODCr、NH3-N的平均去除率为92.8%、98.5%，对TN的去除率最高为82.2%。未按照理论模型设计的对比反应器连续运行试验，TN的最高去除率可达50%左右，但是各池区间的负荷难以平衡，易出现污泥膨胀，系统对总氮的去除效果不稳定。 （4）为研究改进工艺在水质波动时的脱氮效能，将低C/N比进水条件设计的反应器分别在进水C/N比为1、2、3、5、6、7的条件下运行，保持流量分配模式和HRT不变，平均脱氮率分别为20.1%、30.2%、31.6%、38.29%、46.19%和55.31%。研究发现，当进水C/N比高于设计值时，系统的脱氮率能得到一定提升，但同时也需要注意好氧池内有机物负荷过高。当进水C/N比低于设计值时，系统脱氮率也随之降低，当原水有机物远不足供给反硝化时，只有在额外投加碳源的情况下才能保证出水水质达标。 研究结果表明，改进型分段进水多段A/O工艺具有高效、节能和维护管理简单的优点，可应对一定范围内的水质波动，适用于农村生活污水脱氮处理。基于理论模型建立工艺的流量分配方法，按照等容积负荷的原则设计好氧池和缺氧池的容积，可在最大限度将原水碳源利用于反硝化的同时，维持系统稳定运行。 【关键词】：农村生活污水 低碳氮比 分段进水 多段A/O 生物脱氮
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 主要符号说明9-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 农村生活污水特征及治理现状10-13
• 1.1.1 农村生活污水的特征10-12
• 1.1.2 农村生活污水治理现状12-13
• 1.2 生物脱氮理论及工艺发展13-19
• 1.2.1 生物脱氮理论概述13-15
• 1.2.2 生物脱氮工艺发展15-19
• 1.3 分段进水生物脱氮工艺理论及研究进展19-22
• 1.3.1 分段进水工艺生物脱氮理论19-21
• 1.3.2 分段进水工艺研究现状21-22
• 1.4 课题来源及研究目的和研究内容22-25
• 1.4.1 课题来源22
• 1.4.2 研究背景22-23
• 1.4.3 研究的目的和意义23
• 1.4.4 技术路线和研究内容23-25
• 第二章 实验材料与方法25-31
• 2.1 试验装置25-27
• 2.2 进水水质与接种污泥27-28
• 2.3 试验主要设备及分析方法28-31
• 第三章 农村污水排放规律及水质特征研究31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 研究区域与采样31-32
• 3.3 研究结果与分析32-38
• 3.3.1 村镇污水水质32-34
• 3.3.2 农村居民生活污水34-36
• 3.3.3 “农家乐”型餐饮废水36-37
• 3.3.4 受纳水体污染状况37-38
• 3.4 小结38-39
• 第四章 分段进水多段 A/O 法理论模型39-50
• 4.1 引言39-40
• 4.2 理论模型建立40-45
• 4.2.1 假设条件40
• 4.2.2 流量分配系数和脱氮率的关系式40-41
• 4.2.3 系统脱氮率分析41-44
• 4.2.4 缺氧池与好氧池容积44-45
• 4.3 改进型工艺优势分析45-48
• 4.4 小结48-50
• 第五章 分段进水多段 A/O 法脱氮效能研究50-65
• 5.1 引言50
• 5.2 反应器设计概况50-51
• 5.3 低 C/N 比进水条件基于模型设计反应器脱氮效能试验51-56
• 5.4 高 C/N 比进水条件基于模型设计反应器脱氮效能试验56-58
• 5.5 低 C/N 比进水条件非基于模型设计反应器脱氮效能试验58-60
• 5.6 水质波动条件下的脱氮效能研究60-63
• 5.6.1 进水 C/N 高于设计值60-62
• 5.6.2 进水 C/N 低于设计值62-63
• 5.7 小结63-65
• 第六章 结论与建议65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 建议66-67
• 参考文献67-75
• 个人简历 在读期间发表的学术论文75-76
• 致谢76

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