新型聚氨酯载体在生物接触氧化工艺中应用条件的研究

论文摘要

随着经济的发展,城市工业废水和生活污水的排放量逐年增加,导致城市水源水普遍受到污染,富营养化问题越加严重。然而人们对生活饮用水水质标准的要求却不断提高。面对现状,传统的活性污泥工艺很难满足出水水质的要求,为解决这一问题,需要对现有工艺进行改造。生物膜法作为近年来国家重点推广的水处理新技术之一,膜生物反应器技术在我国正逐步从实验室研究过渡到实际工程应用。生物接触氧化工艺是生物膜处理技术的一种,在各个领域都得到了较广泛的应用。而该工艺的核心单元-生物载体,是影响其处理效果的重要因素。近年来以聚氨酯材料为主体的改性生物载体广泛的流行于水处理行业,通过聚氨酯材料与纳米粒子的复合,改善了聚氨酯泡沫塑料的力学性能、化学稳定性能、抗老化性能等。基于前人的研究,本实验选择由笔者实验室自行研发的一种新型生物亲和性悬浮载体作为研究对象。该载体选用优质材料、进行科学设计,将聚醚材料搭配生物亲和剂及生物活化因子经特殊工艺制造而成。具有比表面积大、亲水性好、抗冲击力强、生物亲和性强、易挂膜、生物活性高、生物量大、传质效果好、能耗低、处理效果高等优点。结合载体特性首先研究了载体在反应器中填充方式对出水效果的影响。当载体填充率分别为25%、37.5%、50%、62.5%时,系统对BOD、COD、氨氮、总氮、总磷的去除量均不同。随着载体填充率的增加,污染物去除量也增加,当载体填充率达到50%时系统处理效率最高,出水水质基本达到一级A排放标准。当再增加载体填充率时,系统处理效率没有明显提升。随后通过人工强制手段将该种载体分别固定在反应器的上部、下部、一半上部一半下部,明确了载体在反应器中的最佳填充位置。最后通过改变反应器的径高比（H/D）以确定载体的最佳填充方式。作为重要的经济性参数,水力停留时间和气水比直接影响到污水处理厂的运行费用。本文通过调整不同的运行参数,摸索水力停留时间和气水比对出水效果的影响,指出在HRT=3h,气水比为7:1时,处理效果最佳。进水水质是保证污水处理厂长期高效稳定运行的重要保障,本文通过改变进水污染物浓度范围并确定当进水COD在150mg/L-400mg/L、氨氮在15mg/L-45mg/L时,系统可以稳定运行。最后结合本工艺特点选择莫诺模型推导出该工艺的污染物降解反应动力学公式,为其实际工程应用提供有价值的理论性指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 我国水污染存在的问题
• 1.1.2 现有污水处理工艺
• 1.2 生物接触氧化法的发展历程与应用现状
• 1.2.1 生物接触氧化法的发展与工艺流程
• 1.2.2 生物载体的种类
• 1.2.3 生物接触氧化工艺的应用现状
• 1.3 本课题研究目的及主要内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 本课题研究目的及意义
• 1.3.3 主要研究内容
• 第2章 实验装置及分析方法
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验用水
• 2.2.2 载体的选择
• 2.2.3 实验仪器及设备
• 2.3 实验分析方法
• 2.3.1 接种与启动
• 2.3.2 水质分析方法
• 第3章 生物接触氧化工艺载体填充方式的确定
• 3.1 载体填充率对系统运行效果的影响
• 3.1.1 填充率对COD 去除效果的影响
• 3.1.2 填充率对氨氮去除效果的影响
• 3.2 载体固定位置对系统运行效果的影响
• 3.2.1 载体固定位置对有机物（BOD/COD）去除效果的影响
• 3.2.2 载体固定位置对氨氮转化效果的影响
• 3.2.3 载体固定位置对总氮、总磷去除效果的影响
• 3.3 径高比对系统运行效果的影响
• 3.3.1 径高比（H/D）对COD 去除效果的影响
• 3.3.2 径高比（H/D）对氨氮去除效果的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 生物接触氧化工艺最佳运行参数的确定及有机物降解动力学模型研究
• 4.1 水力停留时间
• 4.1.1 水力停留时间对有机物（BOD\COD）去除效果的影响
• 4.1.2 水力停留时间对氨氮、总氮去除效果的影响
• 4.1.3 水力停留时间对总磷去除效果的影响
• 4.2 气水比
• 4.2.1 气水比对有机物（BOD\COD）去除效果的影响
• 4.2.2 气水比对氨氮、总氮去除效果的影响
• 4.2.3 气水比对总磷去除效果的影响
• 4.3 容积负荷
• 4.3.1 COD
• 4.3.2 氨氮
• 4.4 反应动力学分析
• 4.4.1 生物处理反应动力学概况
• 4.4.2 模型选择
• 4.4.3 模型推导
• 4.4.4 有机物降解模型参数确定
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢