不同填料的曝气生物滤池启动运行和处理效能的研究

论文摘要

本试验分别以陶粒和瓷粒作为曝气生物滤池的填料,以生活污水为处理对象,对比研究了不同填料的曝气生物滤池的启动与挂膜,以及影响不同填料曝气生物滤池处理效能的主要因素,包括填料层高度、气水比、水力停留时间、进水有机物浓度等几个方面。主要得出以下结论:1.陶粒BAF和瓷粒BAF所需的启动挂膜时间有较大差异,陶粒BAF启动时间为10d,瓷粒BAF启动时间为30d。2.挂膜过程中,陶粒BAF和瓷粒BAF的CODcr和NH4+-N去除率不是同步提高的。在试验进水条件下,陶粒BAF的CODcr去除率高于瓷粒BAF,且达到稳定CODcr去除率所需的时间更短,硝化效果也好于瓷粒BAF。3.对陶粒BAF与瓷粒BAF中的生物膜剥离进行镜检,发现两BAF中存在着生物种类多样、生物相分布明显的生态系统。4.当水温为24.0～32.9℃,进水CODcr浓度为90.6～419.0mg/L,NH4+-N浓度为7.85～36.51mg/L,气水比为3:1,HRT为12h时,陶粒BAF和瓷粒BAF的最初的40cm的填料层对SS的去除尤为显著,降解COD的最佳填料层高度均为60cm,硝化氨氮的最佳填料层高度均为60～100cm,陶粒BAF的TP的去除主要是集中在填料的中下层40～80cm处,瓷粒BAF的TP的去除主要在填料下层40cm处,陶粒BAF和瓷粒BAF的生物除磷效果都比较差。总体上来说,陶粒BAF的SS、CODcr、及氨氮的去除效果都要稍高于瓷粒BAF。5.当水温为24.0～32.9℃,本试验比较了在相同的水力停留时间（HRT=5h）,进水CODcr为300mg/L左右的条件下,不同气水比对瓷粒BAF和陶粒BAF处理效能的影响。试验表明,当气水比分别为1:1,3:1,5:1时,增加气水比,有利于提高陶粒BAF和瓷粒BAF的CODcr和氨氮去除率,要得到理想的氨氮去除效果,陶粒BAF的气水比为1:1左右即可,而瓷粒BAF的气水比要维持在3:1左右。陶粒BAF和瓷粒BAF中同步硝化反硝化脱氮效果不理想,增大气水比会使陶粒BAF和瓷粒BAF的TN去除效果变差,要进一步提高TN的去除效果,应采用前置反硝化BAF工艺或者两段式BAF工艺。6.当水温为11.5～32.9℃,气水比为3:1,CODcr浓度为90.6～419.0mg/L,NH4+-N浓度为7.85～47.51mg/L,SS为80～270mg/L,水力停留时间分别为12,10,8,5,3h时,陶粒BAF和瓷粒BAF的CODcr的去除率与水力停留时间并不是简单的线性关系,存在最佳的水力停留时间,本试验陶粒BAF和瓷粒BAF都为10h。随着水力停留时间的缩短,陶粒BAF和瓷粒BAF的氨氮的去除率下降,SS的去除率基本呈下降的趋势,但是差别不大。总体上来说,在各个水力停留时间下,陶粒BAF的各污染物的去除效果都稍高于瓷粒BAF。7.在水温为11.5～32.9℃,HRT为12h,气水比为3:1的条件下,本试验通过稀释或投加葡萄糖来调整进水浓度,分别将进水浓度控制在100mg/L,200mg/L,300mg/L,400mg/L左右,考察了进水有机物浓度对陶粒BAF和瓷粒BAF处理效能的影响。试验表明,随着进水有机物浓度的增加,陶粒BAF和瓷粒BAF的CODcr去除率都增加,氨氮去除率变化不大,说明陶粒BAF和瓷粒BAF同样具有较强的抗有机冲击负荷能力以及很好的稳定的氨氮去除能力。8.综合考虑各种影响因素以及实际工程应用中高效低能耗的要求,确定陶粒和瓷粒BAF处理生活污水的的最佳运行工况均为:HRT为3h,气水比为3:1,填料层高度为1m。9.对两种填料的工程应用成本进行对比,在投资方面,陶粒的价格稍高。在运行维护方面,由于陶粒的空隙率较瓷粒的大,导致较难反冲洗,球形的瓷粒易于清洗,所需反冲洗的水量和气量相对较小,这将导致瓷粒BAF的运行维护费用较陶粒的要低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 水资源的分布与污染
• 1.1.2 污水处理的基本方法
• 1.2 生物膜法处理工艺的应用研究进展
• 1.2.1 生物膜法的发展
• 1.2.2 生物膜反应器的发展
• 1.2.3 生物膜反应器的分类
• 1.3 新型好氧生物膜法处理技术－曝气生物滤池（BAF）
• 1.3.1 曝气生物滤池的产生和发展
• 1.3.2 BAF 工艺的构造和工艺原理
• 1.3.3 BAF 的工艺类型
• 1.3.4 BAF 工艺与其他处理工艺的比较
• 1.3.5 BAF 的研究进展和工程应用情况
• 1.3.6 BAF 存在的主要问题
• 1.4 课题研究的目标和内容
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 主要研究内容
• 第二章 试验装置及方法
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验水质
• 2.3 试验所用填料的来源与性质
• 2.4 检测项目及分析方法
• 第三章 不同填料的曝气生物滤池启动运行的对比研究
• 3.1 启动与挂膜试验
• 3.2 试验结果与分析
• 3.2.1 挂膜启动阶段CODcr 去除效果对比
• 4⁺-N 去除效果对比'>3.2.2 挂膜启动阶段NH₄⁺-N 去除效果对比
• 2^--N、NO₃^--N 对比'>3.2.3 挂膜启动阶段曝气生物滤池出水NO₂^--N、NO₃^--N 对比
• 3.2.4 曝气生物滤池的生物膜分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 影响不同填料的曝气生物滤池处理效能的主要因素
• 4.1 填料层高度对不同填料的BAF 处理效能的影响
• 4.1.1 填料层高度对SS 去除效果的影响
• 4.1.2 填料层高度对CODcr 去除效果的影响
• 4⁺-N 去除效果的影响'>4.1.3 填料层高度对NH₄⁺-N 去除效果的影响
• 4.1.4 填料层高度对TP 去除效果的影响
• 4.2 气水比对不同填料的BAF 处理效能的影响
• 4.2.1 气水比对CODcr 去除效果的影响
• 4.2.2 气水比对氨氮去除效果的影响
• 4.2.3 气水比对总氮去除效果的影响
• 4.3 水力停留时间对不同填料的BAF 处理效能的影响
• 4.3.1 水力停留时间对CODcr 去除效果的影响
• 4.3.2 水力停留时间对氨氮去除效果的影响
• 4.3.3 水力停留时间对SS 去除效果的影响
• 4.4 进水有机物浓度对不同填料的BAF 处理效能的影响
• 4.4.1 进水有机物浓度对CODcr 去除效果的影响
• 4.4.2 进水有机物浓度对氨氮去除效果的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 作者简历