城市污水处理厂脱氮工艺诊断及优化运行研究

【摘要】：随着城市污水排放标准的提高,许多已建的污水处理厂由于当初设计时并未考虑氮磷的去除,因此,污水处理厂的升级改造势在必行。 本课题以邯郸市某污水处理厂为研究对象,通过对该厂的实际运行效果分析,主要指标SS、BOD、COD、TP均能达到一级B标准,但总氮和氨氮存在不达标问题。结合脱氮基本理论,对影响脱氮效果的主要因素如进水水质(有机碳浓度和种类)、溶解氧、碱度和pH、水力停留时间和污泥特性(污泥浓度、污泥龄和污泥回流比)进行现场监测,结果表明,碳源充足,碱度和pH适宜,污泥浓度过高和溶解氧含量较低是影响脱氮效果的主要因素。 在ASM Bio-P模型的基础上,考虑自养菌和聚磷菌对水解过程的作用、有机碳源对硝化菌生长所产生的影响和回流污泥中硝酸盐对聚磷菌PHA储存的抑制作用,同时把温度的变化对生物反应过程的影响嵌入模型中,建立改进型ASM Bio-P模型。利用Matlab对氧化沟工艺进行编程求解,模拟结果表明,实测值和模拟值基本吻合,COD、TN、NH3-N和TP的相对误差平均值分别为11.21%、8.01%、7.48%和69.22%。为了提高该厂的脱氮功能,利用数学模拟程序对该厂进行优化运行研究。结果表明,夏季最佳运行工况为好氧区体积与缺氧区体积之比rV为3:1,好氧区的溶解氧浓度SDO为1mg/L,污泥龄SRT为15d,污泥回流比R为100%;冬季最佳运行工况为好氧区体积与缺氧区体积之比rV为3:1,好氧区的溶解氧浓度SDO为3mg/L,污泥龄SRT为20d,污泥回流比R为50%,出水水质基本满足排放标准的要求。在此基础上,建议该污水处理厂应提高好氧区域的体积,把好氧区体积与缺氧区体积之比控制在3:1左右;提高好氧区的溶解氧浓度,夏季控制在1mg/L ,冬季控制在3mg/L;夏季适当降低污泥龄,控制在15d,冬季适当提高污泥龄,控制在20d;冬季应降低污泥回流比,控制在50%。 【关键词】：污水处理厂 提标改造 脱氮诊断 数学模拟 优化运行
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究背景11
• 1.2 生物脱氮除磷的基本理论11-14
• 1.2.1 生物脱氮原理11-13
• 1.2.2 生物除磷机理13-14
• 1.3 升级改造技术研究现状14-15
• 1.3.1 改造技术14-15
• 1.3.2 研究方法15
• 1.4 数学模拟技术的发展及应用15-21
• 1.4.1 数学模型的发展历程15-18
• 1.4.2 数学模拟工具18-19
• 1.4.3 数学模拟技术的应用19-21
• 1.5 本课题研究的意义和目的21
• 1.6 本课题研究的内容21-23
• 第2章 邯郸市某污水处理厂概况及运行效果分析23-27
• 2.1 污水处理厂简介23
• 2.2 设计水质及标准23-24
• 2.3 运行效果分析24-26
• 2.3.1 SS 的去除24
• 2.3.2 有机物的去除24-25
• 2.3.3 营养物的去除25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 污水处理厂脱氮工艺诊断27-43
• 3.1 试验方案27-29
• 3.1.1 试验内容27-28
• 3.1.2 监测项目及方法28-29
• 3.2 脱氮系统功效分析29-31
• 3.2.1 工艺不同阶段的脱氮功效29
• 3.2.2 氧化沟的脱氮功效29-31
• 3.3 氧化沟脱氮效果的影响因素31-39
• 3.3.1 进水水质31-33
• 3.3.2 溶解氧33-35
• 3.3.3 碱度和pH35-36
• 3.3.4 水力停留时间36-37
• 3.3.5 污泥特性37-39
• 3.4 氧化沟流态分析39-40
• 3.5 污水处理厂生化反应速率测定40-42
• 3.5.1 试验方法40
• 3.5.2 结果与分析40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 氧化沟工艺模拟程序的开发43-66
• 4.1 氧化沟系统的描述43
• 4.2 反应器的物料平衡方程43-44
• 4.3 动力学模型44-57
• 4.3.1 ASM Bio-P 模型44-48
• 4.3.2 ASM Bio-P 模型的改进48
• 4.3.3 改进ASM Bio-P 模型的动力学方程48-57
• 4.3.4 二沉池模型57
• 4.4 氧化沟工艺模拟程序的编制57-58
• 4.4.1 程序编写流程57-58
• 4.4.2 计算方法58
• 4.5 模型校核58-65
• 4.5.1 初始数据的获取58-61
• 4.5.2 灵敏度分析61-63
• 4.5.3 稳态模拟校核63-64
• 4.5.4 动态模拟校核64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第5章 污水处理厂优化运行研究66-75
• 5.1 最佳运行工艺参数的确定66-71
• 5.1.1 工艺参数的选择66-68
• 5.1.2 夏季最佳工况的确定68-69
• 5.1.3 冬季最佳工况的确定69-71
• 5.2 进水流量对出水水质的影响分析71-73
• 5.2.1 进水流量对出水COD 的影响71-72
• 5.2.2 进水流量对出水TN 和NH3-N 的影响72
• 5.2.3 进水流量对出水TP 的影响72-73
• 5.3 污水处理厂优化运行工艺的改进建议73-75
• 5.3.1 工艺参数的调整73-74
• 5.3.2 氧化沟池容的改造74-75
• 第6章 结论与建议75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 建议76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 作者简介81
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果81-82

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