跌水曝气—推流式生物接触氧化工艺的研究

论文摘要

采用传统的好氧生物技术处理污水需要消耗大量的能源,跌水曝气利用势能的转换实现复氧,与鼓风曝气、机械曝气相比,具有结构简单、造价低、能耗小、易操作等特点,已应用于地下水除铁、除锰的工艺设计中;在污废水处理方面,跌水曝气工艺可以适应丘陵和山区的地形特征,降低运行费用,减少工程造价,是一种低成本的曝气充氧方式。生物接触氧化是一种典型的好氧污水处理技术,属于生物膜法的一种。生物接触氧化工艺已广泛用于生活污水和工业废水处理。本文对跌水曝气充氧效果的影响因素进行试验分析,并与推流式生物接触氧化工艺结合,探讨该组合工艺对模拟合流制排水沟渠或受污染河道中污水的处理效果。该工艺成功与否的关键因素在于水中溶解氧的高低,水体中的溶解氧含量是衡量水质状况的一个重要指标,是维持水体生态平衡和有机物分解的必要条件。实验通过优化跌水高度、降低池深、增设回流等措施提高溶解氧浓度,结果表明:实验条件下,最佳跌水高度为1.0m,合理的过堰负荷为0.14L/m·s;温度升高,氧亏比增大,充氧效果增强。实验用水模拟大连马栏河交通大学段夏季污水水质,原水CODcr约160mg/L,NH3-N为16mg/L。实验表明,此浓度污水直接跌水产生的复氧能力不足以满足好氧微生物生长需要,需用回流稀释原水以提高跌水曝气效果,合理回流比为3:1; CODcr、NH3-N的去除率沿反应器流向而提高,污染物的去除率在反应器前段下降较快;出水CODcr浓度低于60mg/L,出水TOC浓度约在20-30mg/L之间,两者的去除率均维持在60%;出水NH3-N在10mg/L左右,去除率大于30%,出水TN约12 mg/L,去除率接近20%;采用弹性立体填料代替组合填料处理污水,其污染物的去除效果与组合填料基本相同。考察反应器运行的稳定性,结果表明,通过提高进水浓度提高反应器容积负荷,进行短时间冲击对出水的水质没有明显的影响,负荷冲击时间增加,所需的恢复时间也较长,长时间的冲击不利于反应器的运行;采用四倍于进水的流量模拟雨水冲刷,历时2小时,冲刷前后反应器对CODcr和NH3-N去除效率变化不大。研究结果认为,跌水曝气-推流式生物接触氧化工艺适合处理河流制排水沟渠或受污染河道中的污水,对CODcr、NH3-N等污染物有较高的去除效率,是一种值得进一步研究的处理工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 生物接触氧化工艺
• 1.1 生物降解过程作用
• 1.2 生物膜的生物相
• 1.3 生物接触氧化工艺的基本形式
• 1.4 生物接触氧化工艺中的填料
• 1.4.1 软性填料
• 1.4.2 半软性填料
• 1.4.3 组合式填料
• 1.4.4 弹性立体填料
• 1.5 影响生物接触氧化工艺处理效果的主要因素
• 1.5.1 溶解氧
• 1.5.2 温度
• 1.5.3 水力条件
• 1.5.4 氮磷平衡
• 1.5.5 容积负荷和停留时间
• 1.5.6 pH 值
• 1.6 多段式生物接触氧化工艺
• 1.7 生物接触氧化工艺的特点和应用
• 1.8 生物接触氧化工艺发展方向
• 本章小结
• 第二章 传质理论概述
• 2.1 气-液传质的基本理论
• 2.1.1 亨利定律
• 2.1.2 单膜理论
• 2.1.3 双膜理论
• 2.1.4 溶质渗透理论
• 2.2 水体中氧传递的影响因素
• 2.2.1 污水水质
• 2.2.2 温度
• 2.2.3 氧分压
• 2.2.4 接触时间
• 2.2.5 紊动强度的影响
• 2.3 常用的曝气方式
• 2.3.1 鼓风曝气
• 2.3.2 机械曝气
• 2.3.3 射流曝气
• 2.3.4 无泡供氧
• 2.4 跌水曝气的进展和应用
• 2.4.1 溢流堰与泄洪孔
• 2.4.2 地下水除铁、锰
• 2.4.3 污废水处理
• 本章小结
• 第三章 实验研究的目的内容及方法
• 3.1 研究目的
• 3.2 反应器的设计
• 3.3 研究内容
• 3.4 实验水质的确定
• 3.5 分析项目及分析方法
• 本章小结
• 第四章 跌水因素的控制与分析
• 4.1 跌水高度对曝气效果的影响
• 4.2 溢流堰跌水周长对跌水曝气效果的影响
• 4.3 温度对曝气效果的影响
• 4.4 溶解氧在反应器中的分布情况
• 本章小结
• 第五章 反应器运行特性的实验研究
• 5.1 挂膜与启动
• 5.2 溶解氧随流向变化关系
• 5.3 不同回流比对溶解氧分布的影响
• cr、NH₃-N 沿流向变化'>5.4 COD_cr、NH₃-N 沿流向变化
• 5.5 对污染物的去除效率
• cr 和TOC 的去除率'>5.5.1 对COD_cr 和TOC 的去除率
• 3-N 和TN 的去除率'>5.5.2 对NH₃-N 和TN 的去除率
• 5.6 负荷冲击对运行状况的影响
• 5.7 模拟雨水冲刷对运行状况的影响
• 5.8 弹性立体填料对污染物的去除效率
• 5.9 跌水曝气方式的挂膜特性
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢