FIBR挂膜启动与脱氮除磷效率研究

论文摘要

为了减少脱氮与除磷之间泥龄矛盾问题,基于已开发的新型连续流一体化生物反应器CIBR,将生物接触氧化法结合进来,引入悬浮载体生物膜与均粒过滤技术,将CIBR工艺空间构型进一步优化,研究开发适宜于广东省乃至全国城镇污水处理的占地少、投资低和运行成本低的自清洗过滤的一体化间歇生物膜反应器（FIBR, Filtration Intermittent-aeration Biofilm Reactor）。采用小试方法,系统研究了FIBR挂膜启动过程中影响因素、处理效率,在此基础上考察了运行过程中各种工况模式下除污能力、处理稳定性。FIBR实现了生物膜-活性污泥生化反应区、三相分离区、沉淀区、过滤区的一体化,通过使用两种不同的曝气装置和填料进行FIBR的挂膜启动,说明挂膜生物膜增殖速度受曝气、填料性质、污泥性状影响较大。气泡直径为1-4mm,填料表面粗糙时,挂膜速度很快,可以再30d内实现生物量增加一倍以上,使生物量达到5817.99mg/L。挂膜速度同时受悬浮态活性污泥的影响,SVI值与附着生物膜量相辅相成,生物膜法可以有效控制丝状菌的生长,同时悬浮态污泥的沉降性能同时也影响微生物的附着生长。第二次挂膜启动过程中,反应器在2h曝气-1h沉淀工况下运行,COD、NH3-N及TP出水值分别为平均去除率依次为56.70%、22.85%及20.07%,去除率远高于第一次挂膜。启动期间运行效果与生物量增加速度,生物膜厚度,曝气量等因素密切相关。通过间歇曝气模式中试4种工况处理效果对比研究表明,FIBR间歇曝气模式处理效果受到曝气/搅拌/静沉时间、曝气比、SRT等因素的影响。推荐曝气时间2-3h、搅拌时间与静沉时间各1h,为保证系统对NH3-N及TP去除效果及稳定性,曝气比应控制在0.50以上。SRT维持10d也可以使得FIBR除磷效率提高而又不影响NH3-N的去除。对比FIBR和CIBR及其对曝气时间,搅拌时间的要求和相应COD、NH3-N、TN、TP去除效果的变化,推断出FIBR重要的制约因素之一为曝气时间;增加的生物量反硝化菌比重较大,且极有可能存活生长于填料生物膜表层以内,因此反硝化时间缩短。综合脱氮除磷考虑,控制各阶段合理的时间比例有利于获得较好的同步脱氮除磷效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 生物膜复合工艺研究进展
• 1.2 课题来源
• 1.3 课题背景
• 1.4 论文研究内容与意义
• 2 实验装置及技术方案
• 2.1 实验装置
• 2.2 技术方案
• 3 FIBR 挂膜启动研究
• 3.1 污泥驯化
• 3.2 填料选择
• 3.3 曝气装置
• 3.4 生物膜量分析
• 3.5 挂膜期间生物相观察与分析
• 3.6 挂膜期间污泥沉降性能分析
• 3.7 挂膜期间COD、NH3-N 与TP 的去除效果分析
• 3.8 本章小结
• 4 FIBR 脱氮除磷影响因素研究
• 4.1 曝气比及曝气时间
• 4.2 SRT
• 4.3 搅拌时间
• 4.4 本章小结
• 5 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献