一体化生物膜反应器处理城市污水的中试研究

论文摘要

本研究将A/O工艺和生物膜工艺有机地组合为一体化生物膜反应器,对其处理城市污水进行了中试研究,考察了运行的优化参数及稳定状态下的运行效果,建立了一体化生物膜系统机理模型并对反应器的实际运行进行了仿真模拟。试验采用连续进水方式运行,原水水质为:COD浓度56-1188 mg/L,氨氮浓度9-54 mg/L,TN浓度14-59 mg/L,TP浓度2-30 mg/L,SS浓度30-1266 mg/L,pH范围6.5-8.0。在优化参数试验阶段,对水力停留时间、泥水回流比、温度和溶解氧这四个运行参数进行优化。综合考虑污染物处理效果以及经济可行性,本试验最佳水力停留时间为7 h,最佳泥水回流比为100 %,最佳温度为28-30 oC,脱氮最佳溶解氧范围为3-4 mg/L,除磷最佳溶解氧范围为4-5 mg/L,最佳容积负荷为2.50 kgCOD/（m3·d）,最佳污泥负荷为0.55-0.81 kgCOD/（kgMLSS·d）。研究选取上述优化条件进行反应器稳定运行试验。根据好氧区溶解氧范围的不同（4-5 mg/L和3-4 mg/L）试验分成两阶段进行。整个运行过程中,反应器对有机物的去除效果较好且较为稳定,总COD平均去除率达到89.5 %,BOD5平均去除率达到92.4 %,出水水质满足国家一级排放标准B标准。溶解氧为4-5 mg/L时,氨氮、TN和TP的平均去除率分别为79.7 %、48.0 %和91.8 %;溶解氧为3-4 mg/L时,氨氮、TN和TP的平均去除率分别为84.6 %、64.4 %和66.5 %。在溶解氧为4-5 mg/L和3-4 mg/L时,分别有11.4 %和31.3 %的TN在好氧区被去除,说明在好氧区有同步硝化反硝化现象发生。在ASM2简化模型的基础上建立了一体化生物膜系统机理模型。模型较为准确地模拟了出水总COD实测值,但对于出水氮、磷指标的模拟与实测值存在一定差距。通过模型参数的灵敏度分析,选择影响程度大的参数对模型进行调整校正,调整后模型对各项指标模拟相对误差均小于5 %。动态模拟过程中,总COD、氨氮、TN和TP的模拟平均相对误差分别为12 %、27 %、16 %和11 %,说明该机理模型对一体化生物膜系统能起到较好的模拟作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 一体化生物反应器研究现状与发展
• 1.2.1 一体化生物反应器研究历史与现状
• 1.2.2 一体化生物膜反应器脱氮除磷系统
• 1.3 活性污泥法数学模型简介
• 1.4 研究目的和内容
• 第2章 试验装置与分析方法
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验方法
• 2.3 水质分析方法
• 2.4 机理模型建立及仿真分析方法
• 2.4.1 机理模型的建立方法
• 2.4.2 仿真分析方法
• 第3章 一体化生物膜反应器最佳运行条件的试验研究
• 3.1 反应器启动
• 3.2 最佳工艺参数的确定
• 3.2.1 水力停留时间对处理效果的影响
• 3.2.2 回流比对处理效果的影响
• 3.2.3 温度对处理效果的影响
• 3.2.4 溶解氧对处理效果的影响
• 3.2.5 有机负荷对处理效果的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 一体化生物膜反应器优化条件下稳定运行试验研究
• 4.1 反应器对有机污染物的处理研究
• 4.1.1 反应器对COD 的处理研究
• 5 的处理研究'>4.1.2 反应器对BOD₅的处理研究
• 4.1.3 反应器对DOC 的处理研究
• 4.2 反应器脱氮效果研究
• 4.2.1 反应器对氨氮和TN 的处理研究
• 4.2.2 反应器同步硝化反硝化现象研究
• 4.2.3 反应器脱氮系统物料衡算
• 4.3 反应器除磷效果研究
• 4.3.1 反应器对TP 的处理研究
• 4.3.2 反应器除磷系统物料衡算
• 4.4 中试工程调试经验总结与问题探讨
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于ASM2 的一体化生物膜系统机理建模及仿真
• 5.1 ASM2 模型
• 5.1.1 ASM2 的组分介绍
• 5.1.2 ASM2 的数学模型
• 5.2 基于ASM2 的一体化生物膜系统机理模型的建立
• 5.2.1 模型简化
• 5.2.2 机理模型建立
• 5.3 模型仿真与分析
• 5.3.1 模型仿真初探
• 5.3.2 参数灵敏度分析
• 5.3.3 参数校正
• 5.3.4 动态模拟
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A ASM2 模型参数典型推荐值
• 附录B 模拟程序主要源代码
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果