跌水曝气生物滤池处理小城镇污水试验研究

【摘要】：随着城镇化的发展和人民生活水平的提高，小城镇的水环境问题变得日益突出。污水量日益增加，巨大的污水处理压力及相对城市较落后的经济发展状况，亟需水环境保护工作者开发出适宜于我国小城镇的污水处理工艺技术。 本文在充分调研了三峡库区小城镇污水特征及污水处理现状的基础上，结合三峡库区小城镇地形高差大这一特点，对传统塔式生物滤池进行了改造，将自然跌水曝气技术运用到生物滤池内，目的是寻找一种能够充分利用天然地形高差、投资省、运行费用低和管理较为简便的小城镇污水处理技术。 本文分别对跌水曝气充氧、跌水曝气生物滤池启动、水力停留时间和容积负荷对跌水曝气生物滤池处理效果的影响以及跌水曝气生物滤池水质沿程去除特性等进行了研究，试验研究结果表明： ①当跌水流量Q为0.03m~3/h～0.07m~3/h时，跌水曝气氧总转移系数K_L.a(20)随着跌水流量的增加而增大，增加跌水流量可以有效地提高跌水曝气充氧效果。当填充率D在0%～45%范围内时，氧总转移系数K_L.a(20)随着填料的填充率增加而增大，填充率为45%时，K_L.a(20)达到最大值0.0716/min。而在45%～75%范围内，氧总转移系数K_L.a(20)随着填料填充率的增加而呈现出迅速减小趋势。对比分析穿孔管式出水堰板与锯齿式出水堰板跌水充氧效果后，发现穿孔管式出水堰板跌水充氧效果较好。 ②当跌水宽度B=580mm，跌水高度H=700mm，跌水深度L=266mm，0.03m~3/h≤跌水流量Q≤0.07m~3/h，0≤填料填充率D≤0.75时，可推导出氧总转移系数K_L.a(20)的经验计算公式如下： K_L.a (20)(Q, D)=636.2182(D~2-0.6804D-0.4563).(Q~2-0.0364Q+0.00008) ③随着挂膜时间的增加，跌水曝气生物滤池出水pH值低于进水pH，进出水pH之差由小到大，逐步达到稳定。在当地水质监测条件较差的情况下，可以利用pH值和COD_(cr)去除率降低并最终稳定作为滤池挂膜成功的简易判断标准。悬浮球形填料的挂膜启动时间较陶粒填料短，水质处理效果优于陶粒填料。 ④跌水曝气生物滤池的处理效果受水力停留时间、容积负荷的影响，各污染物的去除效果随着水力停留时间的缩短或污染物容积负荷的增加而降低。在水力停留时间为7.8h时，跌水曝气生物滤池处理效果较为理想，出水COD_(cr)、NH_3-N、TN、TP、SS分别为70.0mg/L、39.0mg/L、63.4mg/L、3.6mg/L、25.6mg/L，COD_(cr)、SS出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级排放标准，其余指标达到三级排放标准。跌水曝气生物滤池同一滤料层对污染物的去除率分别随着污染物容积负荷的增加而降低。同一工况下，滤池不同滤料层对污染物的去除率存在一定的差异。各滤料层对NH_3-N、TN的去除率呈逐层升高的趋势，而对COD_(cr)、TP的去除率呈逐层下降的趋势。滤池对COD_(cr)、TP的去除主要发生在滤池的第一滤料层、第二滤料层、第三滤料层，而对NH_3-N、TN的去除则主要发生在滤池的第三滤料层、第四滤料层、第五滤料层。 ⑤跌水曝气生物滤池可用于小城镇污水处理，尤其对于山地小城镇污水处理，该技术具有独特的优势。 【关键词】：三峡库区 山地小城镇 污水 跌水曝气生物滤池
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 水资源短缺与水污染现状10
• 1.2 城市污水处理现状10-12
• 1.3 小城镇污水处理现状12-14
• 1.3.1 小城镇污水处理的特点12-13
• 1.3.2 小城镇污水处理的工艺技术现状13-14
• 1.4 小城镇污水处理工艺选择14-15
• 1.5 生物膜技术15-18
• 1.5.1 生物膜技术的净化机理15-16
• 1.5.2 生物膜技术的主要工艺类型16-17
• 1.5.3 生物膜技术的主要特征17-18
• 1.6 跌水曝气技术18-20
• 1.6.1 跌水曝气原理18
• 1.6.2 跌水曝气技术研究现状18-20
• 1.7 曝气生物滤池技术20-23
• 1.7.1 曝气生物滤池国外研究现状20-21
• 1.7.2 曝气生物滤池国内研究现状21-23
• 1.8 跌水曝气生物滤池课题的提出、研究目的和内容23-24
• 1.8.1 研究的目的和意义23
• 1.8.2 研究内容23-24
• 2 试验设计、器材及试验内容24-32
• 2.1 进水水质24
• 2.2 试验设计24-27
• 2.2.1 试验流程24-25
• 2.2.2 试验装置25-27
• 2.3 试验器材27-30
• 2.3.1 滤料27-28
• 2.3.2 主要仪器及试剂28-29
• 2.3.3 分析项目及方法29-30
• 2.4 试验内容30-32
• 3 跌水曝气充氧试验研究32-44
• 3.1 试验目的32
• 3.2 试验方法32
• 3.3 试验内容及分析32-40
• 3.3.1 清水试验水质32-33
• 3.3.2 跌水流量对跌水曝气充氧效果的影响：33-35
• 3.3.3 填料填充率对跌水曝气充氧效果的影响35-37
• 3.3.4 出水堰板结构对跌水曝气充氧效果的影响37-40
• 3.4 氧总转移系数 K_L.A(20)值的经验计算公式40-42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 跌水曝气生物滤池的启动研究44-52
• 4.1 实验目的44
• 4.2 挂膜启动方式44-45
• 4.3 实验方法45
• 4.4 启动结果分析与讨论45-50
• 4.4.1 对 COD_(cr)的去除情况45-47
• 4.4.2 对氨氮的去除情况47-48
• 4.4.3 对 SS 的去除情况48-49
• 4.4.4 进出水 pH 值的变化49-50
• 4.4.5 挂膜成功的判断指标50
• 4.5 本章小结50-52
• 5 跌水曝气生物滤池的运行效果分析52-68
• 5.1 水力停留时间对运行效果的影响分析52-55
• 5.2 容积负荷对运行效果的影响分析55-61
• 5.2.1 COD_(cr)容积负荷对 COD_(cr)去除率的影响55-56
• 5.2.2 NH_3-N 容积负荷对 NH_3-N 去除率的影响56-58
• 5.2.3 TN 容积负荷对 TN 去除率的影响58-59
• 5.2.4 TP 容积负荷对 TP 去除率的影响59-61
• 5.3 水质沿程去除特性分析61-66
• 5.3.1 COD_(cr)沿程去除特性61-62
• 5.3.2 NH_3-N 沿程去除特性62-63
• 5.3.3 TN 沿程去除特性63-65
• 5.3.4 TP 沿程去除特性65-66
• 5.4 本章小结66-68
• 6 结论与建议68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 建议69-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-76
• 附录76

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