新型侧向流曝气生物滤池（LBAF）处理城市污水性能研究

【摘要】：从上世纪80 年代以来,曝气生物滤池在全世界污水处理领域得到广泛研究和使用。目前,为中小城镇开发低耗、高效的城市污水处理工艺是我国污水处理技术研究领域亟待解决的重大课题。将侧向流流态引入曝气生物滤池工艺,为解决这一问题提供了新的思路。本研究在吸取传统曝气生物滤池运行机理和侧向流曝气生物滤池研究成果的基础上,重新设计、制作了侧向流曝气生物滤池(LBAF)反应器,研究了LBAF 的流态特性,处理城市污水的性能,分析了运行性能的影响因素,建立了有机物去除动力学模型。 流态试验采用外加电解质的脉冲信号响应法进行,在分析液龄分布函数的基础上建立了流态预测模型,并发现LBAF 流态近似于推流式。试验发现进水流量和曝气量是影响LBAF 流态特性的重要因素,而流态对LBAF 运行效能的影响主要体现在污染物降解效率、容积利用率、脱氮性能三个方面,推流式的流态有利于提高污染物降解性能。 在LBAF处理城市污水的性能试验中,观察了LBAF的启动性能,分析了LBAF处理城市污水的效果,总结了LBAF 特有的运行性能周期性变化规律,归纳了反冲洗特性。由于LBAF 的填料——沸石具有阳离子吸附能力,所以LBAF 在启动期氨氮等污染物指标去除效果异常良好。在分析启动期逐时出水氨氮变化和沿程氮元素转化机理后,发现在启动29 日后LBAF 后段出现了氨氮的解吸,LBAF 逐步建立起氮元素的自平衡营养补给机制。LBAF 在处理城市污水运行期间表现出良好的COD、SS 去除性能,在常温下还表现出良好的氨氮去除性能,COD、SS、氨氮的平均去除率分别为84.6%、94.6%、62.7%。试验期间观察到,LBAF 的运行效能随反冲洗的进行呈周期性变化,生物量在反冲洗周期内沿流程逐渐增长达到饱和,异养菌沿反应器轴向逐渐前移,自养菌在同时逐渐丧失活性,COD、氨氮等污染物质沿程降解曲线发生相应变化,LBAF 的运行周期比传统曝气生物滤池要长。LBAF 的反冲洗采用气水联合反冲洗进行,在气冲强度5L/ m2·s,水冲强度4.5 L/ m2·s 的条件下,反冲洗时间大致需要15min,在填料高度0.85m 的情况下,反冲洗耗水比大致为10%。研究认为反冲洗耗水比和单次反冲洗耗水量是影响LBAF 工艺投资、运行成本的重要因素,增加填料高度可以有效降低LBAF 的反冲洗耗水指标和运行时的气水比。 对LBAF 运行效能的检测数据统计分析后,发现影响LBAF 运行效能的主要运行条件包括:污染物容积负荷、水力负荷(停留时间)和水温。试验发现,随着污染物容积负荷的增加,LBAF 的污染物去除能力逐渐降低,特别进水COD、 【关键词】：污水处理 生物膜法 侧向流曝气生物滤池 运行效能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 中小城镇污水处理技术的市场需求与发展11-12
• 1.2 曝气生物滤池的研究进展12-17
• 1.2.1 曝气生物滤池的产生和发展12
• 1.2.2 曝气生物滤池的分类、工艺原理和特点12-13
• 1.2.3 曝气生物滤池的研究进展13-17
• 1.3 侧向流曝气生物滤池的研究成果17-18
• 1.4 课题研究的提出、目的、内容和意义18
• 1.4.1 课题的提出和目的18
• 1.4.2 研究内容18
• 1.4.3 研究意义18
• 1.5 研究方法18-19
• 2 反应器模型与试验设计19-29
• 2.1 反应器模型设计19-24
• 2.1.1 新型侧向流曝气生物滤池(LBAF)的设计原理19-20
• 2.1.2 新型侧向流曝气生物滤池(LBAF)的构造20-23
• 2.1.3 LBAF 的运行模式23-24
• 2.2 试验材料与方法24-29
• 2.2.1 试验地点24
• 2.2.2 试验用水24-25
• 2.2.3 试验装置25-26
• 2.2.4 试验进度26
• 2.2.5 试验仪器与分析方法26-29
• 3 流态特性试验29-39
• 3.1 反应器流态模型29-30
• 3.1.1 理想流态模型29-30
• 3.1.2 实际流态模型30
• 3.2 试验方法30-31
• 3.3 液龄分布函数及其统计学参数31-33
• 3.3.1 液龄分布函数31-32
• 3.3.2 液龄分布函数的统计学参数32-33
• 3.3.3 水力负荷33
• 3.4 流态模拟模型33-35
• 3.5 A 段、B 段单段流态35-36
• 3.6 流态的影响因素36-37
• 3.7 结论37-39
• 4 LBAF 处理城市污水的运行性能39-67
• 4.1 LBAF 反应器的挂膜启动39-46
• 4.1.1 挂膜方法39
• 4.1.2 启动期间 LBAF 运行性能39-40
• 4.1.3 启动期 LBAF 氮转化方式机理分析40-44
• 4.1.4 挂膜启动完成标志44-45
• 4.1.5 重启动性能45-46
• 4.2 LBAF 对污染物质的处理效果46-50
• 4.2.1 COD 去除效果46-47
• 4.2.2 SS 去除效果47-48
• 4.2.3 氨氮去除效果48-49
• 4.2.4 总氮去除效果49-50
• 4.2.5 总磷去除效果50
• 4.3 LBAF 运行状况的周期性变化50-57
• 4.3.1 变化规律概述50-51
• 4.3.2 填料 Tss 与水头损失周期性变化规律51-53
• 4.3.3 污染物转化性能周期性变化规律53-56
• 4.3.4 LBAF 运行周期56-57
• 4.4 LBAF 反冲洗特性57-66
• 4.4.1 竖向流 BAF 的反冲洗特性57-58
• 4.4.3 反冲洗计划、方式、条件和效果58-61
• 4.4.4 反冲洗能耗分析61-63
• 4.4.5 反冲洗前后生物活性的变化63-64
• 4.4.6 反冲洗后出水水质的恢复64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 LBAF 运行效能影响因素分析67-85
• 5.1 污染物容积负荷对处理效能的影响67-71
• 5.1.1 COD 容积负荷的影响67-69
• 5.1.2 氨氮容积负荷的影响69-70
• 5.1.3 总氮容积负荷的影响70-71
• 5.2 水力负荷对处理效能的影响71-73
• 5.3 水温对处理效能的影响73-75
• 5.4 A 段处理效能对 B 段处理效能的影响75-83
• 5.4.1 A 段、B 段对整池处理效能的贡献76-78
• 5.4.2 A 段有机物去除效果对 B 段处理效能的影响78-81
• 5.4.3 B 段进水有机物负荷对脱氮性能的影响81-83
• 5.5 流态对运行性能的影响83
• 5.6 本章小结83-85
• 6 LBAF 有机物去除动力学研究85-93
• 6.1 模型建立85-86
• 6.2 模型求解86-91
• 6.2.1 A 段模型求解86-88
• 6.2.3 B 段模型求解88-90
• 6.2.3 A 段、B 段模型合成90-91
• 6.3 本章小结91-93
• 7 结论与建议93-95
• 7.1 结论93-94
• 7.2 建议94-95
• 致谢95-97
• 参考文献97-101
• 附录101-103
• 独创性声明103
• 学位论文版权使用授权书103

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