UBAF处理城市污水生物特性与生物硝化性能研究

【摘要】： 本文对上向流曝气生物滤池(UBAF)处理城市污水生物特性与生物硝化性能进行了试验研究。研究结果表明: 在水温为13.2~19.3℃时,以对NH_4~+-N去除率基本稳定作为挂膜成功的标志,陶粒滤料UBAF和聚苯乙烯滤料UBAF接种挂膜成功所用的时间分别为22天和24天;当水力负荷为1.00m/h,气水比为3:1且系统稳态运行时,陶粒滤料UBAF对污染物处理效能总体上高于聚苯乙烯滤料UBAF;陶粒滤料UBAF的反冲洗性能优于聚苯乙烯滤料UBAF。故选用陶粒作为本试验UBAF的生物滤料。 当水温为21.2℃~26.5℃,pH值为7.05~7.89,气水比为3:1时,随着水力负荷的增加,滤料生物膜厚度减小,而生物量和生物活性先增大后减小。当水温为22.5℃~28.5℃,pH值为7.24~7.91,水力负荷为1.24m/h~1.32m/h时,随着气水比的增加,滤料生物膜厚度减小,生物量先增加后减小,生物活性增大。随着滤料高度的增加,生物膜的厚度和生物量减小,而生物活性却先变大后变小。UBAF反应器滤料生物膜生物相丰富,食物链长而复杂,具有较高的系统稳定性。 在水温为21.2~26.5℃,气水比为3:1时,随着水力负荷的增加,UBAF对NH_4~+-N的去除率降低。当水力负荷不超过1.29m/h时,可使出水中NH_4~+-N的平均浓度小于5mg/L。在水温为20.5~27.4℃,水力负荷为1.24m/h~1.32m/h时,随着气水比的增加,UBAF对NH_4~+-N的去除率先显著升高后下降。气水比大于3:1时,出水中NH_4~+-N的平均浓度小于5mg/L。当水温为23.2~25.5℃时,有机容积负荷或NH_4~+-N容积负荷的增加,会使UBAF对NH_4~+-N的去除率下降。 本试验反应器的最佳运行参数为:水力负荷1.29m/h,气水比3:1,有机容积负荷不超过6.65kgCODCr/(m3滤料·d),NH_4~+-N容积负荷不超过0.65kgNH_4~+-N/(m~3滤料·d)。 UBAF去除有机物的动力学模型( )C = C0 exp- Kh(其中,常数K与水力负荷q之间的关系式为K = -0 .1831q + 1.1882),表征了有机物浓度C沿滤料层高度h的变化,经验证,该模型基本反映了UBAF的实际运行状况。AHM层次分析结果表明,水温、水力负荷、基质浓度是影响UBAF硝化性能的三个最重要的因素。在实际工程中,可通过调控水力负荷来改善UBAF的硝化性能。技术经济可行性分析表明,UBAF技术先进且经济合理,符合对高效低耗污水处理技术的要求。 【关键词】：上向流曝气生物滤池 城市污水 陶粒 生物特性 生物相 硝化
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 曝气生物滤池技术研究概况14-24
• 1.2.1 滤料研究14-16
• 1.2.2 挂膜启动研究16-17
• 1.2.3 硝化反硝化研究17-18
• 1.2.4 除磷研究18-19
• 1.2.5 BAF 改进研究19-20
• 1.2.6 一体化工艺研究20
• 1.2.7 BAF 的动力学研究20-21
• 1.2.8 处理效能影响因素研究21-22
• 1.2.9 反冲洗研究22-23
• 1.2.10 生物膜特性研究23
• 1.2.11 发展趋势23-24
• 1.3 研究意义和研究内容24-26
• 1.3.1 研究意义24-25
• 1.3.2 研究内容25-26
• 第2章 试验条件与方法26-30
• 2.1 原水水质26
• 2.2 试验装置26-27
• 2.3 试验方案27
• 2.4 检测项目与分析方法27-30
• 2.4.1 检测项目27-28
• 2.4.2 分析方法28-30
• 第3章 UBAF 生物滤料的选择30-44
• 3.1 滤料的特性30-32
• 3.1.1 陶粒滤料30-31
• 3.1.2 聚苯乙烯滤料31-32
• 3.2 滤料的挂膜32-35
• 3.2.1 挂膜32
• 3.2.2 挂膜的主要影响因素32-33
• 3.2.3 UBAF 的挂膜33-35
• 3.3 陶粒滤料和聚苯乙烯滤料UBAF 对污染物的去除效果35-41
• 3.3.1 对SS 的去除35-37
• 3.3.2 对CODCr 的去除37-38
• 3.3.3 对NH4+-N 的去除38-39
• 3.3.4 对TN 的去除39-40
• 3.3.5 对TP 的去除40-41
• 3.4 陶粒滤料和聚苯乙烯滤料UBAF 反冲洗性能41-42
• 3.5 生物滤料的选定42
• 3.6 本章小结42-44
• 第4章 UBAF 生物特性和生物相研究44-56
• 4.1 水力负荷对UBAF 生物特性的影响44-47
• 4.1.1 水力负荷对生物膜厚度的影响44-45
• 4.1.2 水力负荷对生物量的影响45-46
• 4.1.3 水力负荷对生物活性的影响46-47
• 4.2 气水比对UBAF 生物特性的影响47-50
• 4.2.1 气水比对生物膜厚度的影响48
• 4.2.2 气水比对生物量的影响48-49
• 4.2.3 气水比对生物活性的影响49-50
• 4.3 滤料高度对UBAF 生物特性的影响50-51
• 4.4 生物膜中生物相及其变化特征、生物指示作用51-55
• 4.4.1 生物膜中生物相及其变化特征51-54
• 4.4.2 生物膜中的生物指示作用54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 UBAF 的生物硝化性能56-72
• 5.1 生物膜硝化机理56-57
• 5.2 水力负荷对UBAF 硝化性能的影响57-61
• 5.2.1 水力负荷对UBAF 去除NH_4~+-N 的影响57-58
• 5.2.2 水力负荷对UBAF 出水中的NO_2~－-N 浓度的影响58-59
• 5.2.3 水力负荷对UBAF 出水中的NO_3~－-N 浓度的影响59
• 5.2.4 水力负荷对UBAF 去除TN 的影响59-60
• 5.2.5 水力负荷的选择60-61
• 5.3 气水比对UBAF 硝化性能的影响61-64
• 5.3.1 气水比对UBAF 去除NH_4~+-N 的影响61-62
• 5.3.2 气水比对UBAF 出水中的NO_2~－-N 浓度的影响62-63
• 5.3.3 气水比对UBAF 出水中的NO_3~－-N 浓度的影响63
• 5.3.4 气水比对UBAF 去除TN 的影响63-64
• 5.3.5 气水比的选择64
• 5.4 有机容积负荷对UBAF 硝化性能的影响64-68
• 5.4.1 有机容积负荷对UBAF 去除NH_4~+-N 的影响65-66
• 5.4.2 有机容积负荷对UBAF 出水中的NO_2~－-N 浓度的影响66
• 5.4.3 有机容积负荷对UBAF 出水中的NO_3~－-N 浓度的影响66-67
• 5.4.4 有机容积负荷对UBAF 去除TN 的影响67-68
• 5.5 NH_4~+-N 容积负荷对UBAF 硝化性能的影响68-71
• 5.5.1 NH_4~+-N 容积负荷对UBAF 去除NH_4~+-N 的影响68-69
• 5.5.2 NH_4~+-N 容积负荷对UBAF 出水中的NO_2~－-N 浓度的影响69
• 5.5.3 NH_4~+-N 容积负荷对UBAF 出水中的NO_3~－-N 浓度的影响69-70
• 5.5.4 NH_4~+-N 容积负荷对UBAF 去除TN 的影响70-71
• 5.6 本章小结71-72
• 第6章 UBAF 去除有机污染物的动力学模型及UBAF 硝化性能分析72-80
• 6.1 UBAF 去除有机污染物的动力学模型72-76
• 6.1.1 模型的假设72
• 6.1.2 UBAF 去除有机物的动力学模型的推导72-75
• 6.1.3 UBAF 去除有机物的动力学模型的验证75-76
• 6.2 UBAF 硝化性能分析76-79
• 6.2.1 层次分析法和AHM 模型简介76-78
• 6.2.2 UBAF 硝化性能的层次分析78-79
• 6.3 本章小结79-80
• 第7章 UBAF 工艺在生产中应用的技术经济可行性分析80-84
• 7.1 技术分析80-81
• 7.2 经济分析81-83
• 7.2.1 工程建设总投资分析81
• 7.2.2 运行费用分析81-82
• 7.2.3 效益定性分析82-83
• 7.3 小结83-84
• 结论与建议84-86
• 参考文献86-91
• 致谢91-92
• 作者简介92-93
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文93
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目93

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