Orbal氧化沟强化生物脱氮的中试研究

论文摘要

由于氮磷等植物性营养盐引起的水体富营养化问题仍然是当今世界各国面临的主要水体污染问题之一。随着经济社会的发展,我国的污水处理事业得到了不断的发展,污水处理率逐年升高,但是水体富营养化问题依然严重。从整体上来说,我国污水厂运行管理水平较低,运行成本偏高,处理效果较差;同时对于新技术的开发能力和引进技术的吸收水平较低。逐步推广和发展污水脱氮除磷技术,实现已建成污水处理厂的脱氮除磷运行和节能改造,开发高效的脱氮除磷新技术显得尤为重要。本文采用目前在国内城市污水处理厂中得到广泛使用的Orbal型氧化沟为研究对象,采用有效容积为330升的中试系统分别研究了典型城市污水和低碳比的生活污水条件下,强化脱氮的控制条件和节能运行策略,分析了Orbal氧化沟生物脱氮的机理,旨在为污水处理厂的改造提供参考数据。同时针对生活污水碳氮比低、反硝化过程碳源不足的特点,首次提出并成功实现了常温条件下,控制低溶解氧实现实际生活污水短程硝化的理论方法。采用Orbal氧化沟处理城市污水的试验过程中,分别考察了不同溶解氧浓度、不同碳氮比和不同污泥回流比条件下,系统的总氮去除效果,提出了限量曝气,降低外沟道溶解氧,强化外沟内同时硝化反硝化作用实现强化脱氮和节能运行的方法。在水力停留时间为16.5小时,污泥浓度为3000mg/L,污泥回流比为100%,外沟,中沟和内沟DO分别为0.4mg/L,1.5mg/L和2.5mg/L的条件下,实现总氮去除率平均达到75.2%,出水总氮浓度在10mg/L以下。采用Orbal氧化沟处理实际生活污水的过程,研究了在原水低碳氮比条件下,实现Orbal氧化沟强化脱氮的控制方法:采取低溶解氧,高污泥浓度和控制适当的污泥回流比实现利用内碳源的同时硝化反硝化作用;在原水平均碳氮比为2.75,水力停留时间控制在16.5小时,污泥浓度控制在5500mg/L,污泥回流比为150%的条件下,通过控制外沟,中沟和内沟的溶解氧分别为0.1,0.4和0.7mg/L,实现了平均总氮去除率达到72.1%。随着总氮去除的加强,系统成功克服了主要由于污水水质引起的非丝状菌膨胀;同时在低溶解氧运行过程中,未发生丝状菌膨胀。对于中试系统中同时硝化反硝化生物脱氮的发生机理进行了探讨。采用批次正交试验对于新的微生物菌种(自养反硝化,异养硝化和好氧反硝化菌)对于同时硝化反硝化过程的作用做了定性评价。结果显示,这些能够进行非常规

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题的目的和意义
• 1.2 生物脱氮工艺的研究现状
• 1.2.1 传统生物脱氮工艺
• 1.2.2 生物脱氮工艺研究新进展
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验用水来源与水质
• 2.1.1 典型城市污水
• 2.1.2 实际生活污水
• 2.2 试验设备与方法
• 2.2.1 试验装置
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 主要仪器和分析检测方法
• 2.4 试验的启动
• 第3章 Orbal氧化沟处理城市污水的研究
• 3.1 Orbal氧化沟工程特性
• 3.2 Orbal氧化沟中试试验
• 3.3 Orbal氧化沟处理城市污水的去除效果分析
• 3.3.1 COD的去除特性
• 3.3.2 氨氮的去除特性
• 3.3.3 总氮的去除特性
• 3.3.4 总磷的去除特性
• 3.3.5 反应过程中的污泥沉淀性能
• 3.4 Orbal氧化沟处理城市污水脱氮的影响因素分析
• 3.4.1 Orbal氧化沟DO浓度分布
• 3.4.2 DO浓度分布对于SND的影响
• 3.4.3 进水碳氮比对于SND的影响
• 3.4.4 污泥回流比对于SND的影响
• 3.5 Orbal氧化沟处理城市污水生物脱氮运行策略
• 3.5.1 限制曝气运行方式
• 3.5.2 提高水力负荷
• 3.5.3 缩短污泥龄
• 3.6 本章小结
• 第4章 Orbal氧化沟处理生活污水的研究
• 4.1 生活污水的水质特点和反应器的启动
• 4.2 Orbal氧化沟处理生活污水脱氮的影响因素研究
• 4.2.1 HRT对于系统脱氮的影响
• 4.2.2 DO对于脱氮的影响
• 4.2.3 MLSS对于系统脱氮的影响
• 4.2.4 污泥回流比对脱氮过程的影响
• 4.3 Orbal氧化沟处理生活污水脱氮的运行策略
• 4.3.1 低DO和高MLSS强化SND脱氮的运行方式
• 4.3.2 低DO和高MLSS的物料平衡计算
• 4.4 低溶解氧运行过程中的污泥沉降性变化
• 4.4.1 常见的污泥膨胀类型及发生机理
• 4.4.2 污泥膨胀预防与控制方法
• 4.4.3 中试系统中污泥沉降性变化的分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 Orbal氧化沟生物脱氮的机理研究
• 5.1 新的微生物菌种对于SND作用的批次试验
• 5.1.1 试验设计
• 5.1.2 试验结果与分析
• 5.2 SND作用的物理学解释
• 5.3 中试试验中SND形成机理分析
• 5.3.1 SND作用的形成机理分析
• 5.3.2 SND方式脱氮运行的优点
• 2O的生成'>5.4 SND过程中N₂O的生成
• 2O的产生机理'>5.4.1 N₂O的产生机理
• 2O产生的影响因素'>5.4.2 N₂O产生的影响因素
• 2O产生的措施'>5.4.3 减少N₂O产生的措施
• 5.5 本章小结
• 第6章 常温低溶解氧生活污水短程硝化系统的研究
• 6.1 常温低溶解氧短程硝化的实现与机理分析
• 6.1.1 溶解氧对于活性污泥系统的影响
• 6.1.2 常温低溶解氧处理生活污水硝化过程研究
• 6.1.3 常温低溶解氧短程硝化的实现与机理分析
• 6.2 常温短程硝化的运行及控制
• 6.2.1 常温短程硝化在较高溶解氧条件下的运行情况
• 6.2.2 亚硝酸型同时硝化反硝化
• 6.2.3 常温短程硝化过程中曝气时间的在线控制
• 6.2.4 低溶解氧条件污泥沉淀性的变化
• 6.3 短程硝化形成过程中的其他因素分析
• 6.3.1 pH值的影响
• 6.3.2 氨氮负荷与游离氨的影响
• 6.3.3 SRT的影响
• 6.3.4 温度的影响
• 6.4 短程硝化过程中聚磷菌的富集
• 6.4.1 利用原水直接培养聚磷菌试验
• 6.4.2 原水补充碳源后培养聚磷菌试验
• 6.5 短程硝化过程中的技术经济特性分析
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士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
• 哈尔滨工业大学博士学位涉密论文管理
• 致谢
• 个人简历