螺旋升流式反应器在低温、长泥龄时处理城市污水的试验研究

【摘要】：螺旋升流反应器（Spiral Up-Flow Reactor, SUFR）是一种具有机械导流系统的新型污水处理立式反应技术，该反应器的螺旋升流方式能提高基质的浓度梯度，延长基质在反应器中的停留时间，使反应器表现出明显的活塞流特征。作者在全面评述脱氮除磷理论和技术的基础上，结合螺旋升流式反应器（Spiral Up-Flow Reactor，SUFR）技术的特点，分析了SUFR系统在低温（8～20℃）运行时的处理效果；并通过不同泥龄的对比试验探索了常温时SUFR系统在较长泥龄条件下的工艺运行特点。 试验主要在以下几个方面展开： 研究低温对具有螺旋升流式反应器脱氮除磷的影响； 建立温度影响的数学模型； 研究低温对螺旋升流式反应器污泥特性的影响； 研究较长泥龄时螺旋升流式反应器脱氮除磷的变化； 对较长泥龄时螺旋升流式反应器系统的污泥特性进行分析。 通过以上试验内容研究发现，低温运行期间COD、TN的处理效果虽然有所下降但是出水COD和TN仍分别小于40mg/L﹑10mg/L；而总磷的去除效果基本不受影响；低温对污泥的特性的负作用引起了污泥膨胀，但是依靠反应器技术自身的特点可以在较短的时间内自行得到恢复。SUFR系统在较长泥龄时（主要在32天左右）出水处理出水指标达到污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级标准。试验表明SUFR系统（θc=32d）TN的处理效果明显高于SUFR系统（θc=20d）；SUFR系统（θc=32d）总磷的去除效果虽然低于SUFR系统（θc=20d），但是出水TP一直稳定在0.5 mg/L内；SUFR系统（θc=32d）的SVI值稳定在130以内，其SOUR值为10~18 mgDO/(gVSS·h)之间，低于SUFR系统（θc=20d）；SUFR系统（θc=32d）中的微生物生态丰富，食物链更加完善。 本研究是国家“十五”科技攻关项目2001BA604A01子专题“简易高效活性污泥复合系统除磷脱氮技术研究与示范”的部分内容。本论文的研究内容可以为螺旋升流式反应器的工程应用提供依据。 【关键词】：螺旋升流式反应器 脱氮除磷 低温影响 较长泥龄 活塞流
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-12
• 1 前 言12-20
• 1.1 我国水环境面临的挑战12-13
• 1.1.1 水资源缺口越来越大12
• 1.1.2 水污染现象日益严重12-13
• 1.1.3 用水浪费依然“涛声依旧”13
• 1.2 水体中氮磷的来源及其危害13-15
• 1.3 水体富营养化及其危害15-16
• 1.4 污水脱氮除磷的必要性16
• 1.5 解决水资源危机的对策16-20
• 1.5.1 提高废水资源化程度16-17
• 1.5.2 加大污水处理力度17-18
• 1.5.3 提高国民节约用水的环保意识18-20
• 2 污水脱氮除磷技术原理及其新发展20-42
• 2.1 污水脱氮除磷物化技术20
• 2.1.1 物理化学方法脱氮20
• 2.1.2 化学法除磷20
• 2.2 生物脱氮原理20-26
• 2.2.1 传统生物脱氮原理20-23
• 2.2.2 生物脱氮原理及工艺的新发展23-26
• 2.3 生物除磷原理26-32
• 2.3.1 传统生物除磷机理概述26-29
• 2.3.2 高分子内聚物的作用研究进展29-31
• 2.3.3 反硝化除磷的研究进展31-32
• 2.4 生物脱氮除磷工艺32-36
• 2.4.1 空间序列工艺32-35
• 2.4.2 时间序列工艺35-36
• 2.5 生物脱氮除磷工艺运行中存在的问题36-38
• 2.5.1 反应技术的制约36-37
• 2.5.2 低温影响的问题37-38
• 2.5.3 污泥龄的选择问题38
• 2.6 课题的提出、研究目的及研究内容38-42
• 2.6.1 课题的提出38-40
• 2.6.2 论文主要研究目的和内容40-42
• 3 SUFR系统在低温影响下处理效果的试验分析与数学模型42-64
• 3.1 螺旋升流式反应器脱氮除磷系统工艺42-43
• 3.1.1 螺旋升流式脱氮除磷系统试验装置42-43
• 3.1.2 试验水质及分析方法43
• 3.2 试验运行效果及分析43-49
• 3.2.1 温度对COD去除效果的影响及分析43-45
• 3.2.2 温度对脱氮效果的影响及分析45-47
• 3.2.3 温度对除磷效果的影响及分析47-49
• 3.3 低温运行SUFR脱氮除磷工艺的数学模型49-61
• 3.3.1 与模型有关的假设与限制49-50
• 3.3.2 厌氧反应器单元去除COD动力学模式50-53
• 3.3.3 厌氧反应器单元厌氧释磷动力学模式53-56
• 3.3.4 缺氧反应器单元反硝化动力学模式56-57
• 3.3.5 好氧反应器单元硝化动力学模式57-59
• 3.3.6 好氧反应器单元好氧吸磷动力学模式59-61
• 3.4 本章小节61-64
• 4 SUFR系统在低温下污泥特性的试验分析64-76
• 4.1 低温对SUFR脱氮除磷系统中污泥颗粒化影响64-66
• 4.1.1 不同温度时SUFR脱氮除磷系统中污泥外观特征及分析65-66
• 4.1.2 不同温度时的污泥对SUFR脱氮除磷系统的作用分析66
• 4.2 低温对SUFR脱氮除磷系统中污泥稳定性的影响66-68
• 4.2.1 低温时 SUFR脱氮除磷系统中SV、SVI值变化66-67
• 4.2.2 低温时 SUFR脱氮除磷系统中污泥膨胀与自行恢复67-68
• 4.3 低温对SUFR脱氮除磷系统中微生物生态的影响68-74
• 4.3.1 不同温度时SUFR脱氮除磷系统中微生物生态的变化68-70
• 4.3.2 SUFR系统的反应器特点对低温时系统中微生态的作用70
• 4.3.3 SUFR脱氮除磷系统中微型动物的作用分析70-74
• 4.4 低温对SUFR脱氮除磷系统中污泥比摄氧速率(SOUR)的影响74-75
• 4.4.1 试验方法74
• 4.4.2 试验结果及分析74-75
• 4.5 本章小结75-76
• 5 SUFR系统在较长泥龄时处理效果的试验分析76-88
• 5.1 螺旋升流式反应器脱氮除磷系统工艺76-78
• 5.1.1 螺旋升流式脱氮除磷系统试验装置76-78
• 5.1.2 试验水质及分析方法78
• 5.2 营养物去除效果及分析78-83
• 5.2.1 SUFR 系统(θc=32d ) 对COD去除效果及分析78-79
• 5.2.2 SUFR 系统(θc=32d )脱氮效果及分析79-80
• 5.2.3 SUFR 系统(θc=32d )除磷效果及分析80-83
• 5.3 SUFR 系统(θc=32d )中的污泥特性83-86
• 5.3.1 SUFR 系统(θc=32d )的污泥稳定性83-84
• 5.3.2 SUFR 系统(θc=32d )的污泥活性84-85
• 5.3.3 SUFR 系统(θc=32d )中的微生物生态85-86
• 5.4 本章小结86-88
• 6 结论和建议88-92
• 6.1 结论88-90
• 6.2 建议90-92
• 致 谢92-94
• 参考文献94-102
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文102-104

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