混凝滤布过滤—生物滤池组合工艺处理小城镇生活污水研究

【摘要】：近年来我国污水处理率虽然在逐年提高，但小城镇污水收集处理率低。小城镇具有水量小，经济发展水平不高等特点，传统的城市污水处理厂脱氮处理工艺占地面积大，能耗高不适宜小城镇污水处理。为实现小城镇污水高效、节能、低耗处理，本文建立了混凝滤布过滤-生物滤池组合工艺。 用混凝-滤布过滤系统代替传统工艺的初沉池作为一级处理单元，该单元的作用是去除悬浮物、部分有机污染物和总磷，具有处理效果好，占地面积小等特点；生物滤池作为二级处理单元由缺氧池-好氧滴滤池组成，主要作用是去除溶解性有机物并脱氮，好氧生物滤池依靠自然通风供氧无需曝气能够节约能耗。本文研究了混凝滤布过滤-生物滤池组合工艺处理小城镇生活污水的性能，其中包括混凝滤布过滤系统的构建及参数运行优化；生物滤池的启动；生物滤池构型对自然通风供氧效果的影响；系统稳定运行期间生活污水中污染物质特别是DOM的去除效能和生物膜特性及组合工艺剩余污泥的性质。 混凝滤布过滤系统选用酸溶粉煤灰的上清液做为混凝剂，滤布材料为400目尼龙筛网。在pH值为7，混凝剂投加量为1mL/L时，混凝滤布过滤系统对COD去除率在50%以上，TP去除率达81%；滤布系统在恒定30L/h的流量下运行，运行50min过滤压差达到2KPa，进行反冲洗。 好氧滴滤池启动历时30d，未设通风口的滴滤池下层通风供氧效果不佳；对其结构进行优化后，沿程各出水口DO均在2mg/L以上，水力负荷在3~7m3/(m2·d)时滴滤池COD去除率在70%以上，水力负荷在3~5m3/(m2·d)时，滤池对NH4+-N的处理效果较好，出水NH4+-N能达到一级A标准，但水力负荷升高至6~7m3/(m2·d)后，氨氮去除率有所下降；硝化液回流比为160%时，TN去除效果最好。滴滤池沿程生物膜干重、多糖、蛋白质含量均随滤池高度降低而下降，0~30cm高度内，生物膜干重、多糖、蛋白质较高。随着水力负荷的增加，滴滤池上层多糖含量增加较为明显，生物膜及蛋白质含量变化不大，滴滤池上层生物膜多糖含量增加会抑制NH4+-N与DO在污水和生物膜之间的传质作用，引起滴滤池上层NH4+-N处理能力的下降。 生活污水DOM中HPI和HPO-A所占比重最大，分别为41.4%和35.3%；其三维荧光光谱中含有腐植酸、富里酸、微生物沥出物和芳香性蛋白质四种荧光峰，其中微生物沥出物和芳香性蛋白质是小城镇生活污水DOM中最主要的荧光物质；混凝滤布过滤系统对HPO-A中的腐殖酸及芳香性有机物有一定的去除效果，生物滤池对HPI的去除效果较好；在对DOC的去除上，生物滤池起到了主要作用；对芳香性物质的去除上混凝滤布过滤起到了主要作用。 系统剩余污泥主要为化学污泥，产泥量为0.105~0.21kg/m3，含水率为97~98%，化学污泥产量远大于滴滤池污泥。剩余污泥中TN含量为23g/kg，TP含量为43g/kg，有机质含量为320g/kg，Al3+含量为13.2g/kg，Fe3+含量为7.3g/kg。 【关键词】：小城镇 污水 混凝-滤布过滤 生物滴滤池 脱氮 溶解性有机物
【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】：2013
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 我国水污染及污水处理现状11
• 1.1.2 小城镇污水排放特点11-12
• 1.1.3 传统脱氮除磷工艺12-13
• 1.2 混凝滤布过滤研究现状13-15
• 1.2.1 混凝机理13-14
• 1.2.2 混凝滤布过滤在污水处理中的应用14-15
• 1.3 生物滴滤池15-18
• 1.3.1 生物滴滤池概述15-16
• 1.3.2 生物滴滤池自然通风供氧模型16-18
• 1.3.3 生物滴滤池在水处理中的应用18
• 1.4 课题意义及研究内容18-20
• 1.4.1 课题研究的目的和意义18-19
• 1.4.2 研究内容19-20
• 第2章 实验材料与方法20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 实验装置20-22
• 2.3 实验方法22-23
• 2.4 实验材料23-26
• 2.4.1 实验用水水质23
• 2.4.2 实验用粉煤灰性质23-24
• 2.4.3 实验用火山岩填料性质24-25
• 2.4.4 实验药品及仪器25-26
• 2.5 分析方法26-29
• 2.5.1 生物膜分析方法26-27
• 2.5.2 污泥性质分析方法27
• 2.5.3 水质监测分析方法27-28
• 2.5.4 分级方法28-29
• 第3章 混凝-滤布过滤系统的构建与参数优化29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 混凝剂的选择及运行参数优化29-35
• 3.2.1 混凝剂种类及投加量的选择29-33
• 3.2.2 混凝剂形态对混凝效果的影响33-34
• 3.2.3 pH 值对混凝效果的影响34-35
• 3.3 混凝滤布系统的构建与运行35-37
• 3.3.1 滤布过滤对水中污染物的去除效能35-36
• 3.3.2 过滤压差研究36-37
• 3.4 混凝滤布系统对生活污水污染物的去除效能37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 生物滤池工艺组合优化及高效运行39-57
• 4.1 引言39
• 4.2 生物滴滤池挂膜启动39-41
• 4.2.1 生物滤池挂膜启动方式39-40
• 4.2.2 生物滴滤池挂膜启动期间 COD 去除效果40
• 4.2.3 生物滴滤池挂膜启动期间 NH4+-N 去除效果40-41
• 4.3 生物滴滤池运行效果研究41-44
• 4.3.1 生物滴滤池出水水质沿高程变化41-42
• 4.3.2 溶解氧沿高程变化42-43
• 4.3.3 生物膜沿高程变化43-44
• 4.4 生物滴滤池结构优化及运行效果研究44-52
• 4.4.1 滴滤池结构优化后沿程 DO 分布44-45
• 4.4.2 水力负荷对 COD 去除性能的影响45-46
• 4.4.3 水力负荷对 NH4+-N 去除性能的影响46-48
• 4.4.4 水力负荷对生物膜的影响48-52
• 4.5 缺氧反硝化滤池的启动与运行52-55
• 4.5.1 缺氧反硝化滤池启动期间 TN 去除效果52
• 4.5.2 硝化液回流比对生物滤池运行效果的影响52-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 混凝滤布过滤-生物滤池组合工艺稳定运行阶段对污染物质去除效能57-71
• 5.1 引言57
• 5.2 系统稳定运行阶段对水中污染物的效能57-59
• 5.2.1 系统稳定运行期间对有机物的去除效能57-58
• 5.2.2 系统稳定运行期间对氨氮的去除效能58
• 5.2.3 系统稳定运行期间对总氮的去除效能58-59
• 5.3 生活污水 DOM 在各处理单元中的迁移转化59-67
• 5.3.1 系统各级出水 DOM 分级组分 DOC 含量59-61
• 5.3.2 系统各级出水 DOM 分级组分三维荧光光谱61-66
• 5.3.3 系统各级出水 DOM 分级组分紫外光谱66-67
• 5.4 系统污泥特性67-69
• 5.4.1 混凝滤布系统化学污泥特性68
• 5.4.2 滴滤池污泥特性68-69
• 5.4.3 系统污泥特性69
• 5.5 本章小结69-71
• 结论71-73
• 参考文献73-78
• 攻读硕士学位期间发表论文及其他成果78-81
• 致谢81

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