生物复合工艺处理寒冷地区城市污水试验研究

论文摘要

生化处理工艺是污水处理系统的关键环节,其运行状况决定整个处理系统的处理效果、工程投资以及运行成本,是当前污水处理工艺的研究热点。由于微生物本身的特性,在低温条件下微生物的活性受到抑制,生化处理效果开始恶化、运行稳定性逐渐降低,因此,在北方低温气候条件下对生化处理工艺进行研究,进而提出具有良好的处理效果、运行稳定的工艺参数具有极大的理论价值与应用价值。论文以寒冷地区城市污水为处理对象,对生物复合工艺的运行状况、微生物特性进行研究,并建立系统反应过程中的动力学模型,对于改善北方地区冬季水厂运行状况恶化具有理论和实践意义。论文研究在劳伦斯-麦卡蒂理论基础上,依据生物反应原理和物料平衡原理,推导生物复合处理工艺的理论水力停留时间计算公式;以微生物动力学指标为影响因素,利用正交试验简化计算公式,推导出理论最佳水力停留时间;通过试验考察不同水力停留时间条件下系统的运行状况,得到实际运行最佳水力停留时间,对理论计算进行验证。论文中研究了系统回流比对运行效果的影响,结果表明,回流比的增大使系统内活性污泥的浓度呈上升之势,而生物膜的总量没有大的变化;由于系统内的微生物总量的增大,活性污泥和生物膜的活性都随着回流比的增大有所下降。活性污泥内硝化细菌的数量随回流比的增大而增加,而生物膜的硝化细菌数量随之降低。随着回流比的增大,系统的对各种污染物的去除率逐渐提高,达到一定水平后趋于稳定。依据中试研究得到了常温条件下系统的最优运行参数:DO控制在2～3mg/L,水力停留时间控制在6小时左右,污泥回流比为200%。在最优操作条件下长期运行反应器发现,在进水水质变化较大的情况下,出水水质仍然很稳定,运行状况良好,对COD、NH3-N、TN的平均去除率分别为:89.75%、87.76%和57.58%。研究中考察了温度对处理系统的影响,试验结果表明,温度的降低对系统的处理效果影响显著。系统对COD的去除率由24℃的90%下降到6℃的60%,NH3-N的去除率由90%下降到40%左右。同时,系统内微生物特性受温度的影响较大,无论是污泥浓度还是污泥的活性,都随温度的降低而下

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 世界水资源概况
• 1.1.2 我国水资源概况
• 1.2 生物复合工艺的提出
• 1.2.1 污水生物处理的基本原理
• 1.2.2 悬浮式生长生物处理系统
• 1.2.3 固着式生长生物处理系统
• 1.2.4 生物复合处理工艺
• 1.3 生物复合工艺的研究现状
• 1.3.1 生物复合处理工艺研究现状
• 1.3.2 生物复合工艺的微生物特性研究现状
• 1.3.3 生物复合工艺的数学模型及动力学研究现状
• 1.4 本课题的来源、研究内容及目的和意义
• 1.4.1 本课题的来源
• 1.4.2 课题的研究内容
• 1.4.3 本课题研究的目的和意义
• 第2章 试验材料和试验方法
• 2.1 试验装置及试验用水
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 试验工艺流程
• 2.1.3 试验用水
• 2.2 水质检测分析方法
• 2.3 微生物检测指标
• 2.3.1 MPN检测方法的试验原理及操作方法
• 2.3.2 硝化细菌活性测定的试验原理及操作方法
• 2.3.3 OUR法的试验原理及操作方法
• 2.3.4 生物膜特征分析
• 2.4 中试设备的均匀度试验
• 2.4.1 充氧性能测定原理
• 2.4.2 试验结果
• 第3章 常温条件下生物复合工艺的性能研究
• 3.1 生物复合处理系统的启动
• 3.1.1 好氧污泥和生物膜的培养
• 3.1.2 生物膜的缺氧培养
• 3.1.3 微生物相观察
• 3.1.4 反应器启动阶段运行效果分析
• 3.2 常温条件下生物复合工艺的试验研究
• 3.2.1 影响生物复合工艺运行效果的主要因素
• 3.2.2 HRT的理论推导—正交实验
• 3.2.3 HRT对生物复合工艺处理效能的影响
• 3.2.4 系统回流比对生物复合工艺处理效能的影响
• 3.2.5 系统最佳运行控制参数的确定
• 3.3 生物复合工艺在最佳控制参数下的运行特征
• 3.3.1 反应系统去除污染物的效果
• 3.3.2 反应系统内微生物的变化情况
• 3.4 本章小结
• 第4章 低温状况下生物复合工艺的性能研究
• 4.1 水温变化条件下生物复合工艺性能研究
• 4.1.1 水温变化对生物复合工艺去除污染性能的影响
• 4.1.2 水温变化对生物复合系统内微生物特性的影响
• 4.2 低温稳态条件下生物复合工艺的性能特点
• 4.2.1 低温稳态条件下生物复合工艺去除污染物的特性
• 4.2.2 低温稳态条件下生物复合工艺的微生物特性
• 4.3 低温条件下生物复合工艺优化措施
• 4.3.1 污泥回流比对污染物去除效果的影响
• 4.3.2 低温条件下回流比对系统内微生物特性的影响
• 4.4 生物复合工艺生物相分析
• 4.4.1 生物复合工艺中活性污泥特征
• 4.4.2 生物复合工艺中生物膜生物特征
• 4.4.3 吸附性能及沉降性能的比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 生物复合工艺的动力学模型
• 5.1 生物复合处理系统的动力学模型的建立
• 5.1.1 动力学模型的简化
• 5.1.2 动力学模型建立
• 5.2 动力学模型的应用
• 5.2.1 系统缺氧段的动力学模型
• 5.2.2 系统好氧段动力学模型
• 5.3 动力学模型的验证
• 5.3.1 模型参数的选择
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.4 本章小节
• 第6章 生物复合工艺的应用及经济技术分析
• 6.1 工程概况
• 6.2 设计参数
• 6.2.1 工艺流程确定
• 6.2.2 设计参数
• 6.3 经济技术分析
• 6.3.1 工程总投资
• 6.3.2 工程的运行成本
• 6.3.3 经济评价
• 6.4 常温条件下实际工程的运行效果
• 6.5 实际工程在低温季节的运行效果
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书
• 致谢
• 个人简历