利用UASB+微絮凝过滤+沸石吸附组合工艺处理村镇污水试验研究

【摘要】：我国村镇地区的土地面积及人口总数在我国都占有很大的比例。全国的村镇地区每年产生的生活污水总量可达到80多亿吨，若不经过处理后直接排放，必将严重影响我国村镇地区的生活环境，对流域内的河流、湖泊等水环境的质量造成非常大的影响。与此同时，在我国村镇地区人口的分布总体分散、局部集中，人口密度也比较小，地方经济条件有限，目前很难找到适合的处理工艺对其进行有效处理。本课题研究为了寻求一种满足村镇污水水质水量特殊需求处理工艺，同时能够节能减排，可以进行有效的资源化回收利用，提供村镇污水沼气资源化回收与中水回收利用的处理方法，提出了UASB+微絮凝过滤+沸石吸附的组合工艺。 实验针对UASB系统处理村镇污水在不同温度及不同HRT下的效果进行研究发现，当温度在18℃~35℃之间变化，HRT从10h缩短到4h时，UASB具有很好的COD、SS处理效能，并且具有很强的酸碱缓冲能力。系统对COD的去除率基本稳定在85%以上，在18℃时也能保持在80%以上，对SS的去除率基本稳定在80%以上，在18℃时也能达到75%。出水COD浓度能够基本稳定在80mg/l以下。出水的pH值稳定在7.0~7.2之间，出水的VFA值稳定在50mg/l左右。 对UASB反应器内的污泥进行PCR-DGGE分析后发现，厌氧绳菌属的在处理村镇污水时，具有其优势，在温度降低及HRT缩短时并没有发生变化为保证UASB系统在温度降低至20℃时的稳定运行做出了很大贡献。古细菌中的鬃毛产甲烷菌在系统内占据有很有优势的地位，当温度降低及水力负荷增大时，它的数量都没有发生明显变化，是反应器在这些条件下仍然具有沼气产量的主要原因。 对组合工艺中的后续工艺研究中发现，微絮凝组合工艺采用FeCl_3做混凝剂的效果要远高于PAC，并且在控制FeCl_3的投加量为mgFeCl_3/mgPO~4-=6.0，过滤速度控制在12m/h的条件下对村镇污水的UASB出水进行处理。出水的TP可以基本维持在0.4mg/l左右。沸石吸附工艺采用1mm粒径左右的斜发沸石材料，在pH条件为6.0~8.0之间的条件下在控制滤速为8m/h时即能够保证系统在单位时间内的产水量，又能保证系统的出水氨氮在15mg/l以下，满足一级B的出水标准。 实验研究发现，本组合工艺可以对村镇污水中的污染物进行有效处理，使出水达到一级B标准排放，同时还可满足村镇地区对污水回收利用的多样化需求，组合工艺的UASB系统产生的沼气资源可供村镇居民日常生活使用；UASB末端出水可用于灌溉农田可以对农田进行水源补充以及施加氮磷营养；组合工艺的末端出水，可以作为中水回用，缓解水资源紧张的现状；微絮凝及过滤阶段的滤料回收可以回收吸附、截留的N、P资源，综上所述，整个组合工艺不仅能够保证村镇污水的达标排放，对村镇地区污水的资源化回收也有着重大的意义和实用价值。 【关键词】：村镇污水处理 UASB 微絮凝过滤 沸石吸附 资源化
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义11-13
• 1.1.1 课题背景11
• 1.1.2 课题的目的和意义11-13
• 1.2 UASB 工艺处理低浓度污水的试验现状13-17
• 1.2.1 UASB 工艺厌氧反应原理及结构13-15
• 1.2.2 UASB 工艺的研究现状15-17
• 1.3 微絮凝过滤除磷及沸石吸附脱氮的原理及研究现状17-19
• 1.3.1 微絮凝过滤的原理及在污水处理中的应用17-18
• 1.3.2 沸石吸附氨氮原理及研究现状18-19
• 1.4 课题来源及研究内容19-20
• 1.4.1 课题来源19
• 1.4.2 课题研究的主要内容19-20
• 第2章 试验材料与试验方法20-27
• 2.1 试验研究仪器及设备20-22
• 2.1.1 试验研究装置20-22
• 2.1.2 试验所用仪器设备22
• 2.2 试验水质及污水来源22-23
• 2.3 试验测试项目及分析方法23-27
• 2.3.1 水质项目检测及方法23
• 2.3.2 厌氧污泥的分子生物学检测及分析方法23-27
• 第3章 UASB 系统处理村镇污水的试验研究27-42
• 3.1 厌氧污泥的培养及特性分析27-31
• 3.1.1 成熟厌氧颗粒污泥的培养27-28
• 3.1.2 颗粒污泥的微观层状结构观察28-31
• 3.2 在不同温度下的运行特性研究31-35
• 3.2.1 COD 和 SS 去除特性及分析31-32
• 3.2.2 温度对系统的 pH 影响32-33
• 3.2.3 对系统出水的 VFA 的影响33-34
• 3.2.4 产甲烷活性分析34-35
• 3.3 在不同水力负荷条件下的运行特性分析35-40
• 3.3.1 COD 和 SS 去除特性及分析36-38
• 3.3.2 对出水 VFA 及 pH 的影响38
• 3.3.3 对产沼气量及产沼气速率的影响38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 UASB 系统厌氧颗粒污泥的微生物特性分析42-55
• 4.1 样品选取及总 DNA 的提取42-43
• 4.1.1 颗粒污泥 DNA 提取方法预处理42
• 4.1.2 DNA 提取结果42-43
• 4.2 样品的 PCR 扩增及结果43-45
• 4.2.1 PCR 反应体系及反应过程44-45
• 4.3 样品的 DGGE 处理及图谱结果45-50
• 4.3.1 不同温度下的细菌样品 DGGE 结果分析46-47
• 4.3.2 不同 HRT 下的 DGGE 电泳结果47
• 4.3.3 古细菌不同温度下的 DGGE 电泳结果47-49
• 4.3.4 古细菌不同 HRT 下的微 DGGE 电泳结果49-50
• 4.4 颗粒污泥的微生物分布特性50-53
• 4.4.1 细菌分布特性50-51
• 4.4.2 古细菌分布特性51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 组合工艺系统处理厌氧系统出水的实验研究55-64
• 5.1 微絮凝过滤工艺对厌氧出水处理研究55-60
• 5.1.1 混凝剂种类及投加量的选择55-56
• 5.1.2 过滤滤速的选择56-59
• 5.1.3 对厌氧出水的总磷处理研究59-60
• 5.2 沸石吸附工艺对厌氧出水去除规律研究60-63
• 5.2.1 沸石粒径选择61
• 5.2.2 沸石吸附的 pH 影响分析61-62
• 5.2.3 对 UASB 出水的氨氮去除及滤速选择62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 结论64-66
• 展望66-67
• 参考文献67-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-76
• 致谢76

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