生物造粒流化床颗粒污泥物理化学特性研究

论文摘要

生物造粒流化床是将造粒流化床高效固液分离技术扩展到污水处理领域的污水处理新技术。其特点是在一个处理单元内通过物化方法和生化方法的有机结合,同时完成化学混凝、污泥造粒、生化降解、固液分离等多个过程。实验研究结果表明,在优化运行的条件下,生物造粒流化床能够有效地去除水中的污染物。在生物造粒流化床作为独立污水处理单元的操作中,一个很重要的问题是颗粒污泥的稳定性和抗干扰能力。为此,本文通过实验室小型装置的试验,考察了在稳定运行条件下,颗粒污泥的物理化学特性以及在周期性改变流化床进水负荷的条件下,床内颗粒污泥的粒径分布、密度能物理性质的变化规律,在此基础上对颗粒污泥特性与有效去除污染物的关系、颗粒污泥的破碎与恢复性能进行了评价。研究得出以下结论：(1)在稳定工作的条件下,生物造粒流化床内形成了良好的颗粒污泥。这种颗粒污泥结构密实,有效密度比常规絮体高一个数量级。由于颗粒成长和破碎的动态平衡和水力分层,呈现出沿流化床高度颗粒污泥粒径明显减小的趋势。10cm、50cm、90cm三个高度颗粒污泥的粒径中值dso分别为2.84mm、2.22mm、1.92mm。(2)在生物造粒流化床串联运行工况条件下,二级柱中颗粒破碎起主要作用,运行12 h后各个高度的颗粒粒径减小,且不同高度的颗粒粒径趋于均匀化,但颗粒形态仍能保持；切换为一级柱后,颗粒成长起主要作用,破碎的颗粒得到恢复,表明流化床内的颗粒具有良好的动态稳定性和自我恢复性。(3)在多次轮回切换操作条件的流化床中,颗粒污泥的有效密度随粒径而变化的趋势不明显,粒径—密度关系在双对数坐标图上始终处于同一领域,且远高于常规絮凝体的密度,表明流化床中形成的颗粒污泥具有密实的构造。(4)在生物造粒流化床串联运行工况条件下,一级流化床柱高度的改变对二级流化床柱中颗粒污泥粒径有影响,但影响的规律不明显。这主要是由于二级柱内没有投加混凝剂和助凝剂,这也从另一方面充分说明了在生物造粒流化床中,混凝剂及助凝剂的投加对于颗粒污泥形成的重要性。(5)当生物造粒流化床处于稳定运行状态时,对水中总磷、氨氮、COD均可得到有效去除,去除率分别为60%、56.7%、76.7%。(6)生物造粒流化床对水中污染物的去除,是沿流化床床高纵向逐渐去除的。污水刚进入流化床柱底部,污染物浓度突然大幅度减小,尤其是水中的总磷和COD,这主要是混凝剂在起作用。而当水流逐渐沿着流化床床高上升,水中的污染物进一步减少,这主要是颗粒污泥中微生物在起作用,是微生物将有机物生化降解。所以,生物造粒流化床对污染物的去除,是混凝沉淀、物理吸附、生化降解的共同作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 污水处理技术现状和发展趋势
• 1.1.1 水处理发展状况
• 1.1.2 污水处理工艺发展趋势
• 1.2 污泥颗粒化技术的研究进展
• 1.2.1 基于微生物作用的污泥颗粒化技术
• 1.2.2 基于化学混凝的污泥颗粒化技术
• 1.3 本课题研究目的和意义
• 1.4 课题来源
• 1.5 主要研究内容
• 2 生物造粒流化床的基本原理
• 2.1 生物造粒流化床污水处理工艺的理论基础
• 2.1.1 造粒流化床高效固液分离原理
• 2.1.2 颗粒污泥对溶解性污染物的吸附特性
• 2.1.3 好氧条件下流化床中颗粒污泥的生物特性
• 2.2 生物造粒流化床污水处理工艺
• 2.2.1 工艺特点
• 2.2.2 控制条件
• 3 实验研究方法
• 3.1 工艺流程与实验装置
• 3.1.1 工艺流程
• 3.1.2 实验装置
• 3.2 实验操作方法
• 3.2.1 原污水配置
• 3.2.2 实验操作
• 3.3 分析测试方法
• 3.3.1 水质分析
• 3.3.2 颗粒物理指标的测定
• 3.4 实验仪器
• 4 结果与讨论
• 4.1 生物造粒流化床中颗粒污泥的物理性质
• 4.1.1 颗粒污泥的形成状态
• 4.1.2 颗粒污泥的粒径分布
• 4.1.3 颗粒污泥的有效密度
• 4.1.4 结论
• 4.2 两柱交替串联运行条件下颗粒污泥破碎与恢复特性
• 4.2.1 颗粒污泥颗粒粒径分布的变化
• 4.2.2 多次轮回过程中颗粒密度的分析结果
• 4.2.3 结论
• 4.3 一级流化床柱对二级流化床柱的影响实验
• 4.3.1 实验结果
• 4.3.2 结论
• 4.4 生物造粒流化床对于污染物的强化去除
• 4.4.1 总磷的去除
• 4.4.2 氨氮的去除
• 4.4.3 COD的去除
• 4.4.4 结论
• 4.5 污染物沿床高的逐步去除
• 4.5.1 总磷沿床高的去除
• 4.5.2 氨氮沿床高的去除
• 4.5.3 COD沿床高的去除
• 4.5.4 结论
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 研究生期间发表论文