厌氧+好氧耦合工艺深度处理城镇污水处理厂二级出水的试验研究

【摘要】：由于北运河流域（北京段）水体受到严重污染，且排放到水体中的污废水超出了水环境的自净能力。为缓解北运河流域（北京段）水体环境的污染负荷，提高河流的自我修复能力，北京市颁布新的《城镇污水处理厂水污染排放标准（DB11/890-2012）》地方标准，要求出水水质达到CODcr30mg/L，NH3-N1.5mg/L的要求。目前，该流域内已建污水处理厂出水水质可以达到国家排放标准，与北京市的地方标准仍有一定差距。为此，研究一条经济成本少、低能耗、高效的技术方案，使出水达到《城镇污水处理厂水污染排放标准（DB11/890-2012）》，为同类污水处理厂升级改造提供参考。 本文研究学习了国内外二级生化出水的处理现状，对于城镇污水处理厂二级出水中存在多种多样的病原微生物、微量有毒有害化学污染物和难生物降解这一鲜明特点，比较各种物理、生物处理技术，选择适宜的深度处理工艺，得出最佳的工艺参数。本课题研究的主要内容包括：（1）物化处理深度处理工艺试验研究：通过铁碳微电解法、Fenton试剂法以及铁碳耦合Fenton试剂法深度处理二级生化出水，得出适合原水水质的最优深度处理工艺及运行参数；（2）厌氧生物法处理二级生化出水试验探究：采用厌氧工艺深度处理二级生化出水，主要研究不同的载体填料对污水的去除效果以及适宜的运行参数；（3）采用固定化微生物SBR工艺处理法对城镇污水厂二级生化出水的处理效果，考察不同载体填料、反应周期、溶解氧（DO）浓度等影响因素，确定适宜的参数；（4）选取以上三各工艺的适宜的参数，进行有效组合，比较衡量各个组合工艺的可行性，根据试验结果分析，得出以下主要结论。 （1）通过对Fenton氧化法、铁碳微电解法以及铁碳微电解耦合Fenton法处理二级生化出水的试验研究，确定各个各个工艺的最佳运行参数，在最佳运行参数和运行成本比较分析，得出采用铁碳微电解法处理城市污水厂二级出水处理效果较好，且运行成本低，便于工程实际的应用。其适宜的运行参数为：调节进水pH为5，海绵铁投加量为20g/L，铁碳质量比为2:1，反应时间为60min，进水CODcr、TP浓度分别为57mg/L、2.3mg/L，经铁碳微电解处理后出水CODcr、TP的平均浓度为27mg/L、0.29mg/L，去除效果分别为45%-50%、88%-95%，运行成本为0.13元/m3。 （2）在温度为室温，进水pH为6-9的条件下，通过不同载体填料的厌氧反应器对二级生化出水的处理效果分析比较，得出以海绵铁和活性炭为载体填料的厌氧反应器对污水的处理效果要优于其他两种载体。且从接种驯化到生物膜的成熟，该反应器挂膜时间短，经过15d挂膜成功，而其他两种载体的厌氧反应器运行15d后处理效果仍不稳定。以海绵铁和活性炭为载体填料的厌氧反应器在反应周期为10h时，对污水处理效果好，出水剩余CODcr、TN浓度为22mg/L、13.7mg/L，CODcr和TN去除率分别达到60%和48%，而厌氧条件下对NH3-N去除效果不明显。 （3）在进水pH为6-9，室温条件下，以比表面积大、孔隙率高的小孔聚氨酯载体填料的好氧反应器挂膜启动时间短，且对污水的处理效果要优于以大孔聚氨酯载体填料的好氧反应器。在反应周期为6h，DO浓度为2-4mg/L时，以小孔聚氨酯载体填料的好氧反应器处理二级生化出水的效果好，其出水剩余CODcr、氨氮以及总氮的浓度分别为29mg/L，1.0mg/L以及15mg/L，CODcr、氨氮以及总氮平均去除率分别为48%、93%以及48%，出水水质可以达到北京市《城镇污水处理厂水污染排放标准（DB11/890-2012）》。 （4）通过对各个组合工艺处理二级生化出水的试验研究，得出采取厌氧生物滤池+好氧SBR组合工艺处理城市污水厂二级生化出水的效果好，进水CODcr、NH3-N平均浓度分别为59mg/L、13mg/L，出水CODcr、NH3-N平均浓度分别为20mg/L、1.0mg/L，出水水质可以达到北京市《城镇污水处理厂水污染排放标准（DB11/890-2012）》地方标准。该组合工艺具有性能稳定、操作简单、运行成本低等优点，为北京市城镇污水处理厂的升级改造提供参考。 【关键词】：铁碳微电解 Fenton试剂 深度处理 微生物固定化 厌氧生物滤池
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 城市污水的深度处理技术概述11-14
• 1.2.1 混凝、沉淀、过滤消毒处理技术12
• 1.2.2 活性炭吸附法12-13
• 1.2.3 曝气生物滤池（BAF）13
• 1.2.4 膜生物反应器技术13-14
• 1.3 北京市现有污水处理厂运行工艺及部分城市污水厂升级改造实例14-19
• 1.3.1 北京市部分已建城镇污水厂采用工艺及出水水质15-16
• 1.3.2 北京市部分城镇污水厂改造示范工程16-19
• 1.4 课题研究目的及意义19-22
• 1.4.1 课题来源19
• 1.4.2 研究目的及意义19-20
• 1.4.3 研究的内容20-21
• 1.4.4 课题研究的技术路线21-22
• 2 物化法22-49
• 2.1 铁碳微电解法22-32
• 2.1.1 铁碳微电解反应原理23-24
• 2.1.2 试验材料及方法24-26
• 2.1.3 试验结果与分析26-32
• 2.1.4 试验小结32
• 2.2 Fenton 试剂法32-40
• 2.2.1 Fenton 反应机理32-33
• 2.2.2 试验材料及方法33-34
• 2.2.3 试验结果与分析34-40
• 2.2.4 试验小结40
• 2.3 铁碳耦合 Fenton 试剂高级氧化法40-46
• 2.3.1 试验材料与方法41-42
• 2.3.2 试验结果与分析42-45
• 2.3.3 试验小结45-46
• 2.4 三种预处理工艺对污水指标处理效果及技术经济比较46-49
• 2.4.1 污水的处理效果的比较46
• 2.4.2 技术经济比较46-48
• 2.4.3 本章小结48-49
• 3 厌氧工艺技术49-61
• 3.1 厌氧工艺概述49-50
• 3.2 试验材料与测试指标50-52
• 3.2.1 试验水质50
• 3.2.2 试验材料50-51
• 3.2.3 指标测定及方法51
• 3.2.4 试验装置及方法51-52
• 3.3 厌氧反应器污泥培养驯化及启动52
• 3.4 不同载体对厌氧反应器处理效果的影响52-56
• 3.4.1 CODcr 的处理效果的比较52-54
• 3.4.2 氨氮的处理效果的比较54-55
• 3.4.3 TN 的处理效果的比较55-56
• 3.5 不同运行周期对厌氧 ASBR 反应器处理效果的影响56-59
• 3.5.1 CODcr 的处理效果的比较57
• 3.5.2 氨氮的处理效果的比较57-58
• 3.5.3 总氮的处理效果的比较58-59
• 3.6 试验小结59-61
• 4 固定化微生物强化 SBR 处理技术61-73
• 4.1 概述61
• 4.2 试验材料与测试指标61-64
• 4.2.1 试验水质61
• 4.2.2 试验材料61-63
• 4.2.3 监测指标及检测方法63
• 4.2.4 反应装置及方法63-64
• 4.3 微生物的驯化及培养64
• 4.4 不同载体对好氧反应器处理效果的影响64-68
• 4.4.1 CODcr 的处理效果的比较64-65
• 4.4.2 氨氮的处理效果的比较65-66
• 4.4.3 总氮的处理效果的比较66-68
• 4.5 不同运行周期对好氧处理效果的影响68-70
• 4.5.1 CODcr 处理效果的比较68-69
• 4.5.2 氨氮和总氮处理效果的比较69-70
• 4.6 溶解氧(DO)对污水 CODcr 去除效果的影响70-71
• 4.7 试验小结71-73
• 5 组合工艺单元的研究73-83
• 5.1 试验材料与测试指标74
• 5.2 试验组合工艺流程图74-75
• 5.3 不同工艺对 CODcr 和氨氮的去除效果75-82
• 5.3.1 单独好氧 SBR 对城市污水厂二级生化出水处理效果75-76
• 5.3.2 铁碳微电解+好氧 SBR 工艺对城市污水厂二级生化出水处理效果76-78
• 5.3.3 厌氧 ASBR+好氧 SBBR 工艺对二级生化出水处理效果78-80
• 5.3.4 三种组合工艺对污水处理效果比较80-82
• 5.4 本章小结82-83
• 6 结论与建议83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 建议84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-89
• 附录A 试验检测指标及检测方法89-90
• 攻读学位期间的研究成果90

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