折流曝气生物滤池处理城市污水的特性及其除磷脱氮效能研究

【摘要】：曝气生物滤池(BAF)是近年来受到广泛关注的污水处理技术，具有占地省，处理效率高的特点，同时存在运行过程容易堵塞，除磷效果不好等问题。折流曝气生物滤池(BBAF)是针对这些问题开发的一种新型曝气生物滤池。本文主要研究了BBAF试验模型(BBAF反应器)的水力混合特性，以及运行条件对去除城市污水中有机物、悬浮物及其除磷脱氮的性能的影响；开发了适于BBAF反应器的曝气过滤式化学除磷方法，并对其除磷机理进行了研究；通过分析各单池生物量、生物活性、微生物分布，探讨了BBAF反应器中的生物膜特征。 水力学混合特性试验表明，BBAF反应器的单池中的水力混合特性趋于全混流，而整池在水平方向则表现为推流态，是一种局部全混流和整体平推流的复合流态。经理论分析，该流态有利于保证反应器的容积利用率。单池的水力混合模型为：(?) 整池的水力混合模型为： (?) BBAF处理城市污水的运行试验表明，BBAF反应器运行稳定，进水水质发生较大变化时，出水COD、BOD_5、SS仍然保持稳定，说明了BBAF反应器抗冲击负荷能力较强；水力负荷在一定范围内变化时对BBAF-A反应器去除COD、BOD_5的去除率影响较小，水力负荷升高时，滤池对总磷、氨氮和总氮的去除效果明显下降，过大的水力负荷会导致出水SS增加，适当的水力负荷为17.4m~3(m~2·d)；COD容积负荷增加会导致出水COD、SS升高，但对COD、SS去除率的影响不大；在水力负荷为17.4m~3／(m~2·d)时，BBAF反应器较适宜的厌氧好氧容积比V_A／V_O为1∶3到1∶6，对COD、BOD_5、氨氮去除的适宜气水比为10∶1；填装沸石的BBAF反应器去除氨氮的能力要明显大于填装酶促生物填料，当使用小粒径填料较多时，对总磷、总氮的去除效果略有提高，但可显著提高氨氮去除率。 BBAF反应器中COD、SS沿流程长度呈逐渐降低，第1单池对COD、SS的 重庆大学博士学位论文 去除作用很大，去除的COD约占总COD去除率的近50%，第1单池出水55可 降到6om留L左右;有机物和氨氮沿流程长度的变化为:O一3.2m滤层为有机物降 解区，滤层高度大于3.2m后主要为硝化去除氨氮及反硝化脱氮;推导得出的BBAF 反应器的有机物去除动力学模型为:，二s。exP( 一24A 八一0.6 L产占n J肠脚U H)，该模型对流程长度与有 机物去除效果的分析结果与上述试验结论比较吻合;TP沿流程长度呈逐渐降低， 溶解性磷沿流程长度的下降不明显，说明BBAF反应器对磷的去除主要是通过填 料截留颗粒性磷实现，生物同化作用只能去除一小部分溶解性磷;55沿流程分布 说明，BBAF反应器整个滤层的纳污能力较强，不易堵塞，运行周期可长达7一8d， 反冲洗采用气水联合冲洗，可根据实际需要采用分段反冲洗，反冲洗的耗水量为 处理水量的巧%以下。 曝气过滤式化学除磷是根据BBAF反应器的运行特征，研究开发的一种新的 化学除磷方法。本方法使用多孔富铁填料(PIRM)进行化学除磷，过滤柱试验研究 表明，水力负荷及曝气过程对该填料除磷有重要影响，气水联合冲洗是对PJRM填 料进行除磷性能恢复的有效方法，当水力负荷不大于72 ms/(扩·d)，滤层厚度在 o.4m以上可使出水总磷小于lmg几;BBAF反应器的生物一化学除磷试验表明， 滤池对总磷去除率可达到78一92.9%，出水总磷在0.32~0.88 mg/L之间。通过对 曝气过滤式化学除磷机理的探讨认为，孔富铁填料(PIRM)除磷主要是PIR五叹填料 因微电解、生物或自然氧化、水合产生的水合铁离子，并与污水中与溶解性磷反 应生成以碱式磷酸铁为主的沉淀物。经对该沉淀物的物理性状、红外光谱分析， 验证了上述除磷机理是正确的。 由于BBAF反应器通过隔板折流加长了流程，且各单池所处理的水质不同， 因此反应器各单池的生物量、生物活性的时空分布具有一定特点和规律;不同单 池形成了不同的优势菌群，可实现处理功能的协调配合，有利于反应器的稳定运 行和处理效能的提高。 关键词:城市污水，折流曝气生物滤池，曝气过滤式化学除磷，生物膜特征 【关键词】：城市污水 折流曝气生物滤池 曝气过滤式化学除磷 生物膜特征
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-22
• 1 绪论22-36
• 1．1 水环境污染及其治理22-24
• 1．1．1 水环境污染与水体富营养化22-23
• 1．1．2 水污染治理及污水资源化23-24
• 1．2 污水生物除磷脱氮技术概述24-28
• 1．2．1 生物除磷原理24
• 1．2．2 生物脱氮原理24-25
• 1．2．3 污水生物除磷脱氮的矛盾关系25-26
• 1．2．4 污水除磷脱氮技术的发展26-28
• 1．3 曝气生物滤池技术28-36
• 1．3．1 曝气生物滤池的产生和发展28-29
• 1．3．2 曝气生物滤池的原理及工艺特点29
• 1．3．3 曝气生物滤池的类型及其工作原理29-30
• 1．3．4 曝气生物滤池的应用、研究现状30-33
• 1．3．5 传统曝气生物滤池存在的问题33-36
• 2 课题的提出、研究目的、意义及方法36-42
• 2．1 课题的提出36
• 2．2 课题研究的目的与意义36
• 2．3 课题研究的内容36-37
• 2．4 研究方法37
• 2．5 试验地点、污水水质与试验设备37-42
• 2．5．1 试验地点37
• 2．5．2 试验用水37
• 2．5．3 填料类型及其物理性质37
• 2．5．4 试验装置37-40
• 2．5．5 试验仪器及分析方法40-42
• 3 BBAF反应器的水力混合特性研究42-56
• 3．1 反应器流动模型42-44
• 3．1．1 理想流态模型42-43
• 3．1．2 实际流态模型43-44
• 3．2 BBAF反应器的水力混合特性试验44-53
• 3．2．1 实验方法44-45
• 3．2．2 BBAF反应器中单池的水力混合特性45-48
• 3．2．3 BBAF反应器整池的流态模型建立48-49
• 3．2．4 BBAF反应器整池流态模型的验证49-53
• 3．3 BBAF反应器水力混合特性与有机物去除效果的理论分析53-54
• 3．4 本章小结54-56
• 4 BBAF反应器对有机物的去除效能56-82
• 4．1 BBAF反应器的挂膜启动56-57
• 4．2 BBAF反应器去除有机物和SS的运行结果57-60
• 4．2．1 BBAF反应器去除COD的运行结果57-59
• 4．2．2 BBAF反应器处理BOD_5的效能59
• 4．2．3 BBAF反应器处理SS的效能59-60
• 4．3 运行条件对BBAF去除有机物、悬浮物效能的影响60-70
• 4．3．1 厌氧／好氧容积比对去除有机物的效能影响60-61
• 4．3．2 水力负荷对BBAF处理有机物、悬浮物的影响61-63
• 4．3．3 容积负荷对BBAF去除有机物、悬浮物效能的影响63-65
• 4．3．4 曝气量对BBAF处理有机物、悬浮物的影响65-68
• 4．3．5 流程长度对有机物、悬浮物去除效果的影响68-70
• 4．4 BBAF反应器的运行周期及反冲洗70-73
• 4．4．1 BBAF反应器的运行周期的确定70-72
• 4．4．2 BBAF反应器的反冲洗72-73
• 4．5 BBAF反应器有机物去除动力学73-79
• 4．5．1 有机物去除动力学模型概述73-74
• 4．5．2 BBAF有机物降解动力学模型的建立74-76
• 4．5．3 模型参数的确定76-79
• 4．5．4 模型的预测效果79
• 4．6 本章小结79-82
• 5 BBAF反应器的生物除磷脱氮效能82-102
• 5．1 填料特性对BBAF反应器除磷脱氮的影响82-90
• 5．1．1 填料粒径对BBAF反应器除磷效能的影响82-83
• 5．1．2 填料特性对BBAF反应器硝化与脱氮效能的影响83-90
• 5．2 运行条件对BBAF反应器除磷脱氮效能的影响90-98
• 5．2．1 水力负荷与生物除磷脱氮效能的关系90-92
• 5．2．2 曝气量对生物除磷脱氮效能的影响92-94
• 5．2．3 流程长度与生物除磷脱氮效能的关系94-96
• 5．2．4 厌氧／好氧区容积比对除磷脱氮效能的影响96-98
• 5．3 BBAF-B反应器除磷脱氮的运行结果98-99
• 5．4 本章小结99-102
• 6 曝气过滤式化学除磷效能及其机理研究102-122
• 6．1 化学除磷技术及其在曝气生物滤池中的应用102-103
• 6．1．1 污水化学除磷技术概论102-103
• 6．1．2 化学除磷在曝气生物滤池中的应用103
• 6．1．3 曝气生物滤池中现用化学除磷方法存在的不足103
• 6．2 曝气过滤式化学除磷及其运行条件试验研究103-107
• 6．2．1 曝气过滤式化学除磷的原理和运行方式103
• 6．2．2 曝气过滤式化学除磷的运行条件试验研究103-107
• 6．3 BBAF反应器的复合除磷效能107-111
• 6．3．1 BBAF反应器中曝气过滤除磷区的设置107-108
• 6．3．2 BBAF反应器的复合除磷效能108-110
• 6．3．3 BBAF反应器复合除磷效能分析110-111
• 6．4 PIRM填料对BBAF-B后端单池中微生物的影响111-112
• 6．5 曝气过滤式化学除磷机理研究112-120
• 6．5．1 曝气过滤式化学除磷反应历程分析探讨112-115
• 6．5．2 曝气过滤式化学除磷除磷机理验证115-120
• 6．6 曝气过滤式化学除磷的经济可行性120
• 6．7 本章小结120-122
• 7 BBAF反应器中的生物膜特征分析122-132
• 7．1 BBAFA反应器中微生物量的时空分布特征122-124
• 7．2 BBAF-A反应器中生物膜活性特征124-126
• 7．3 BBAFA反应器中微生物空间分布特征126-131
• 7．3．1 生物膜法净化机理126
• 7．3．2 BBAF中出现的微生物及菌群分布特点126-129
• 7．3．3 BBAF反应器的运行状况与出现微生物的特点129-131
• 7．4 本章小结131-132
• 8 结论132-134
• 致谢134-136
• 参考文献136-144
• 附录：作者在攻读博士学位期间发表的论文及专利申报目录144-146

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SBR法的五大优点    彭永臻

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曝气生物滤池反冲洗过程的研究    彭举威;王晓轩;王宏哲;张海鹏;

曝气生物滤池工艺处理瓷厂污水    朱乐辉;戚伟峰;朱衷榜;

一种新型滤料的研制及其在曝气生物滤池的应用    王昌良;陈炳炎;魏志文;

气浮-曝气生物滤池工艺处理洗浴废水回用工程    郭冀峰;王荣昌;夏四清;赵建夫;

曝气生物滤池铁盐及铝盐化学强化除磷的对比研究    邱立平;马军;

间歇曝气对曝气生物滤池影响的试验研究    李强;张学洪;魏彩春;陆燕勤;

给水曝气生物滤池配水系统方案的优化    张勇;徐鸿魁;席欣欣;卫达;

一体化曝气生物滤池在重庆市某污水处理厂的应用研究    段秀举;

曝气生物滤池处理养殖污水的试验研究    陈强;黎中宝;张艳艳;王晨晨;王超;于凌宇;

氧化沟与曝气生物滤池除磷效果比较    邹映红;

曝气生物滤池在污染水处理中的应用    齐兵强;王占生;

滤池水洗最佳时间研究    王劼;刘阳;

曝气生物滤池在生活污水处理中的技术应用    郑家麒;

基于PLC的粗放控制系统在曝气生物滤池污水处理中的应用    凌霄;胡勇有;

曝气生物滤池在处理炼油废水中的应用    赵小亮;裴丽;

曝气生物滤池工艺特性及发展应用    邱娜;江建权;

曝气生物滤池首获成功    本报记者 陈群 本报通讯员 傅建设

曝气生物滤池国内首次应用获成功    傅建设

曝气生物滤池技术国内首次应用成功    傅建设

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以高新技术治理水污染 马鞍山钢设院开发成功曝气生物滤池    傅建设

污水处理新技术――曝气生物滤池BIOSTYR(r)    彭刚 陈晓华

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曝气生物滤池处理城市生活污水的特性研究及工艺改良    邱珊

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