环流式活性污泥—生物膜组合工艺处理小城镇生活污水的试验研究

论文摘要

随着我国城镇化进程的加速,小城镇污水排放量迅速提升,小城镇水环境面临前所未有的挑战。相对城市而言,小城镇的人口较少、污水具有水质水量波动大、在排水管渠中的停留时间短,腐化程度不高,再加上小城镇分散、经济实力和技术水平相对较低,在这种情况下开发具有除磷脱氮功能、抗冲击负荷能力和调节能力强、运行管理方便的污水处理技术具有重要意义。基于此,课题组在融合侧流除磷活性污泥法的除磷脱氮能力、生物膜法的抗冲击负荷能力和SBR的调节能力的基础上,开发了一种新型环流式活性污泥-生物膜组合工艺（Cyclic Activated Sludge combined Biofilm System,简称CASBS）。论文对CASBS工艺的流型特征、微生物种类以及曝气末端不同溶解氧（Dissolved Oxygen,简称DO）条件,外环不同流速条件下的污染物去除效率及机理进行了研究;对CASBS工艺在进水水质波动较大的情况下的除磷脱氮性能进行了研究。主要研究结论如下:①CASBS反应器的流态特征介于理想全混流和推流流型之间,微生物种类繁多,不仅有钟虫、累枝虫、聚缩虫等原生动物,还有轮虫等后生动物出现,均有利于提高系统的抗冲击负荷能力。②DO浓度对CASBS工艺的除磷脱氮效果有一定影响。当外环膜区（好氧区）曝气末期DO浓度分别为3.5-4.5mg/L、2-3mg/L、0.6-1.5mg/L时, CASBS工艺对COD的平均去除率分别为94.1%、94%、91.8%;对NH4+-N的平均去除率分别为93.1%、97.7%、95%;对TN的平均去除率分别为67%、72.1%、78.6%;对TP的平均去除率分别为94.2%、94.6%、93%。在不同DO条件下,CASBS工艺对COD、NH4+-N的去除效果良好,但是对TN的去除效果有较大影响,低DO条件下TN去除效果较其他DO条件下更好。CASBS工艺对TP去除效果良好,出水能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B类标准,但是不能长时间稳定达到一级A标。③流速与CASBS工艺的除磷脱氮效果有关联。当外环平均水流速度分别为0.35m/s、0.15m/s、0.02m/s时,CASBS工艺对COD的平均去除率分别为93.2%、95.2%、85.8%;对NH4+-N的平均去除效率分别为98%、93.8%、72.9%;对TN的平均去除率分别为67.8%、80.4%、67.8%;对TP的平均去除率分别为91.7%、93.7%、63.7%。当（v|-）=0.02 m/s时对污染物质几乎没有处理效果;当（v|-）=0.35m/s,微生物絮体较小,生物活性变差,TN去除效果不好。（v|-）=0.15m/s时CASBS反应器整体处理效果较好。④CASBS工艺抗冲击负荷能力较强。在最佳工况条件下,在进水COD为106684mg/L,NH4+-N为15.264mg/L,TN为23.975.2mg/L,TP为1.3912.57mg/L的情况下,出水COD、NH4+-N、TN、TP平均浓度分别为17.2mg/L、1.05mg/L、8.36mg/L和0.25mg/L,平均去除率分别为95.2%、97.1%、80.1%和94.6%。其中,COD、NH4+-N、TN能稳定达到一级A标,TP能稳定达到一级B标。⑤传统生物脱氮技术及同时硝化反硝化技术的同时作用使CASBS系统拥有良好的脱氮效果,排放厌氧富磷污水侧流除磷辅助排放剩余污泥及反硝化除磷等多种除磷方式保障了CASBS工艺优秀的除磷效率。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 我国水资源污染现状
• 1.2 传统除磷脱氮基础理论及存在的问题
• 1.2.1 传统污水生物脱氮原理
• 1.2.2 传统污水生物除磷原理
• 1.2.3 传统脱氮除磷技术存在的问题
• 1.3 新型脱氮除磷技术
• 1.3.1 同时硝化反硝化技术
• 1.3.2 厌氧氨氧化技术
• 1.3.3 自养反硝化技术
• 1.3.4 反硝化除磷技术
• 1.3.5 侧流除磷技术
• 1.4 污水除磷脱氮工艺与技术
• 1.4.1 小城镇污水处理常用工艺与技术
• 1.4.2 小城镇污水处理新工艺
• 1.4.3 环流循环污水处理工艺
• 1.5 课题研究目的及课题来源
• 1.5.1 课题研究的目的及意义
• 1.5.2 课题来源
• 2 试验装置及研究方法
• 2.1 试验装置及运行方式
• 2.1.1 试验装置
• 2.2.2 运行方式
• 2.2 试验条件
• 2.2.1 试验水质
• 2.2.2 测试方法
• 2.3 试验内容及方法
• 2.4 污泥培养驯化及系统的启动
• 3 运行参数对 CASBS 工艺除磷脱氮性能的影响
• 3.1 DO 对CASBS 工艺除磷脱氮性能的影响
• 3.1.1 总体运行效果
• 3.1.2 典型周期DO 变化过程
• 3.1.3 不同DO 条件下COD 去除情况
• 3.1.4 不同DO 条件下脱氮情况
• 3.1.5 不同DO 条件下除磷情况
• 3.2 流速对CASBS 工艺除磷脱氮性能的影响
• 3.2.1 总体运行情况
• 3.2.2 不同条件下流速分布及微生物生长状况
• 3.2.3 不同流速下典型周期DO 变化过程
• 3.2.4 不同流速下COD 去除情况
• 3.2.5 不同流速下脱氮情况
• 3.2.6 不同流速下除磷情况
• 3.3 本章小结
• 4 CASBS 工艺抗冲击负荷能力研究
• 4.1 实验内容及参数
• 4.1.1 运行参数
• 4.1.2 流态特征
• 4.1.3 总体运行效果
• 4.2 实验结果
• 4.2.1 CASBS 工艺 COD 去除效果
• 4.2.2 CASBS 工艺脱氮效果
• 4.2.3 CASBS 工艺除磷效果
• 4.3 本章小结
• 5 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录