一体化生物膜反应器处理城市污水的中试研究

【摘要】： 本研究将A/O工艺和生物膜工艺有机地组合为一体化生物膜反应器,对其处理城市污水进行了中试研究,考察了运行的优化参数及稳定状态下的运行效果,建立了一体化生物膜系统机理模型并对反应器的实际运行进行了仿真模拟。试验采用连续进水方式运行,原水水质为:COD浓度56-1188 mg/L,氨氮浓度9-54 mg/L,TN浓度14-59 mg/L,TP浓度2-30 mg/L,SS浓度30-1266 mg/L,pH范围6.5-8.0。 在优化参数试验阶段,对水力停留时间、泥水回流比、温度和溶解氧这四个运行参数进行优化。综合考虑污染物处理效果以及经济可行性,本试验最佳水力停留时间为7 h,最佳泥水回流比为100 %,最佳温度为28-30 oC,脱氮最佳溶解氧范围为3-4 mg/L,除磷最佳溶解氧范围为4-5 mg/L,最佳容积负荷为2.50 kgCOD/(m3·d),最佳污泥负荷为0.55-0.81 kgCOD/(kgMLSS·d)。 研究选取上述优化条件进行反应器稳定运行试验。根据好氧区溶解氧范围的不同(4-5 mg/L和3-4 mg/L)试验分成两阶段进行。整个运行过程中,反应器对有机物的去除效果较好且较为稳定,总COD平均去除率达到89.5 %,BOD5平均去除率达到92.4 %,出水水质满足国家一级排放标准B标准。溶解氧为4-5 mg/L时,氨氮、TN和TP的平均去除率分别为79.7 %、48.0 %和91.8 %;溶解氧为3-4 mg/L时,氨氮、TN和TP的平均去除率分别为84.6 %、64.4 %和66.5 %。在溶解氧为4-5 mg/L和3-4 mg/L时,分别有11.4 %和31.3 %的TN在好氧区被去除,说明在好氧区有同步硝化反硝化现象发生。 在ASM2简化模型的基础上建立了一体化生物膜系统机理模型。模型较为准确地模拟了出水总COD实测值,但对于出水氮、磷指标的模拟与实测值存在一定差距。通过模型参数的灵敏度分析,选择影响程度大的参数对模型进行调整校正,调整后模型对各项指标模拟相对误差均小于5 %。动态模拟过程中,总COD、氨氮、TN和TP的模拟平均相对误差分别为12 %、27 %、16 %和11 %,说明该机理模型对一体化生物膜系统能起到较好的模拟作用。 【关键词】：一体化生物膜反应器 城市污水 脱氮除磷 ASM2模型
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 研究背景与意义12-14
• 1.2 一体化生物反应器研究现状与发展14-23
• 1.2.1 一体化生物反应器研究历史与现状14-21
• 1.2.2 一体化生物膜反应器脱氮除磷系统21-23
• 1.3 活性污泥法数学模型简介23-25
• 1.4 研究目的和内容25-26
• 第2章 试验装置与分析方法26-32
• 2.1 试验装置26-28
• 2.2 试验方法28-29
• 2.3 水质分析方法29-30
• 2.4 机理模型建立及仿真分析方法30-32
• 2.4.1 机理模型的建立方法30-31
• 2.4.2 仿真分析方法31-32
• 第3章 一体化生物膜反应器最佳运行条件的试验研究32-56
• 3.1 反应器启动32-33
• 3.2 最佳工艺参数的确定33-54
• 3.2.1 水力停留时间对处理效果的影响33-40
• 3.2.2 回流比对处理效果的影响40-42
• 3.2.3 温度对处理效果的影响42-45
• 3.2.4 溶解氧对处理效果的影响45-50
• 3.2.5 有机负荷对处理效果的影响50-54
• 3.3 本章小结54-56
• 第4章 一体化生物膜反应器优化条件下稳定运行试验研究56-75
• 4.1 反应器对有机污染物的处理研究56-61
• 4.1.1 反应器对COD 的处理研究56-58
• 4.1.2 反应器对BOD_5 的处理研究58-60
• 4.1.3 反应器对DOC 的处理研究60-61
• 4.2 反应器脱氮效果研究61-68
• 4.2.1 反应器对氨氮和TN 的处理研究62-65
• 4.2.2 反应器同步硝化反硝化现象研究65-66
• 4.2.3 反应器脱氮系统物料衡算66-68
• 4.3 反应器除磷效果研究68-72
• 4.3.1 反应器对TP 的处理研究69-70
• 4.3.2 反应器除磷系统物料衡算70-72
• 4.4 中试工程调试经验总结与问题探讨72-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第5章 基于ASM2 的一体化生物膜系统机理建模及仿真75-103
• 5.1 ASM2 模型75-82
• 5.1.1 ASM2 的组分介绍75-76
• 5.1.2 ASM2 的数学模型76-82
• 5.2 基于ASM2 的一体化生物膜系统机理模型的建立82-92
• 5.2.1 模型简化82-84
• 5.2.2 机理模型建立84-92
• 5.3 模型仿真与分析92-102
• 5.3.1 模型仿真初探93-94
• 5.3.2 参数灵敏度分析94-97
• 5.3.3 参数校正97-99
• 5.3.4 动态模拟99-102
• 5.4 本章小结102-103
• 第6章 结论和建议103-105
• 6.1 结论103-104
• 6.2 建议104-105
• 参考文献105-111
• 致谢111-112
• 附录A ASM2 模型参数典型推荐值112-118
• 附录B 模拟程序主要源代码118-124
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果124

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