改良型氧化沟流体力学特性与运行优化控制研究

论文摘要

为解决邯郸市西污水处理厂采用的改良型氧化沟系统存在的沟底积泥、脱氮率低等问题,本研究进行了氧化沟流体力学特性及运行优化控制的生产性试验研究。以氧化沟缺氧区为测试沟,进行曝气转碟[单速/双速（高、低速）]、水下推动器单独运行及两者联合运行时沟内流速测试,得出了其在各运行工况下的流速分布规律。直沟道流速存在着上中部高、下底部低的规律;各弯道流态非常复杂,其流速均存在着外侧高、内侧低及中部高、上下部低的规律。在测试沟内的直沟道和弯道处均发现存在不同程度的污泥沉积现象,基于此,根据沟内设备布置及前期试验情况,以水下推动器为分界点将测试沟分为三个区:RD04～RD11（东）、RD11～RS09（东）、RS09～RD04（西）,通过试验设计得出各区段的转碟和推动器的优化组合方式,并进行了验证试验,其结果表明,经调整后,直沟道、弯道的总体流态明显得到好转,虽仍存在部分积泥,分别为0.3～0.8m、0.4～1.2m（主要在第四弯道）,但这主要是因前期氧化沟一直靠经验调度而致使存留的部分死泥,一时还难以完全去除,这由其底部流速分别为0.14～0.27m/s、0.11～0.23m/s可看出。在此基础上,通过氧化沟系统的同步脱氮除磷试验研究及分析可知,工况调整前后系统对CODCr的去除变化不大且均较为稳定,分别为90.78%、91.04%,出水均能保持在70mg/L以下;对NH4+-N、TN的去除率分别比调整前提高了11.57%、11.28%;调整后对应的出水TP浓度平均值为0.50mg/L,其去除率为93.93%,进行了良好的厌氧释磷、缺氧及好氧吸磷过程。通过正交试验及多指标试验结果的直观及方差分析得出,系统对CODCr、TN、TP去除的显著影响因素分别为:DO和MLSS、DO、MLSS和污泥回流比R;其最佳的运行参数:氧化沟缺、好氧区的DO分别为0.3～0.5 mg/L、2.0～2.5mg/L,MLSS=5000mg/L,R=65%。该系统的脱氮除磷效果很大程度上取决于DO值的控制,运行中保持缺、好氧区的DO浓度分别为0.3～0.7mg/L、2.0～3.2mg/L;要严格控制沟内的MLSS,其最佳范围为4600～5400mg/L;氧化沟工艺F/M的控制在0.06～0.13[kgBOD/（kgMLSS·d）],通过排泥将泥龄控制在16～20d。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 水污染及城市污水处理现状
• 1.1.1 水污染概况
• 1.1.2 城市污水处理现状
• 1.2 氧化沟工艺概述
• 1.2.1 氧化沟工艺原理及其特征
• 1.2.2 国内外氧化沟的发展类型及应用
• 1.2.3 氧化沟工艺的研究方向
• 1.3 氧化沟流态及城市污水处理工艺应用现状
• 1.3.1 氧化沟运行性能及水力流态方面的研究现状
• 1.3.2 城市污水处理工艺应用现状及其存在的问题
• 1.4 课题的提出及研究内容
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 试验氧化沟、设备及试验方法
• 2.1 工程概况
• 2.2 试验工艺流程及氧化沟工艺特征
• 2.2.1 试验工艺流程
• 2.2.2 改良型氧化沟系统的工艺特征
• 2.3 试验水质
• 2.4 试验工艺系统及设备
• 2.5 改良型氧化沟系统运行管理存在的问题
• 2.6 监测项目及方法
• 第3章 改良型氧化沟流体力学特性研究
• 3.1 氧化沟的水头损失
• 3.1.1 沿程水头损失
• 3.1.2 局部水头损失
• 3.2 导流墙及挡流板
• 3.2.1 导流墙
• 3.2.2 挡流板
• 3.3 氧化沟的水力流态分析
• 3.3.1 直沟道水力流动情况
• 3.3.2 弯道水力流动情况
• 3.4 改良型氧化沟的流速分布测试研究
• 3.4.1 造成氧化沟底部积泥的原因及分析
• 3.4.2 直沟道流态测试分析
• 3.4.3 弯道流态测试分析
• 3.4.4 原氧化沟系统正常运行时的各沟道流态分析
• 3.5 改良型氧化沟系统最佳运行方式的确定
• 3.5.1 各工况直沟道的试验结果及分析
• 3.5.2 各工况弯道的试验结果及分析
• 3.6 本章小节
• 第4章 改良型氧化沟脱氮除磷试验研究
• 4.1 改良型氧化沟系统溶解氧分布测试及分析
• 4.1.1 氧传递分析
• 4.1.2 氧化沟系统溶解氧分布影响因素
• 4.1.3 运行工况调整前后溶解氧分布测试情况
• 4.2 脱氮除磷原理
• 4.2.1 生物脱氮原理
• 4.2.2 生物除磷原理
• 4.3 改良型氧化沟系统脱氮除磷间的矛盾关系及本课题的研究对策
• 4.3.1 碳源浓度问题
• 4.3.2 泥龄问题
• 4.3.3 硝酸盐问题
• 4.4 改良型氧化沟系统脱氮试验研究
• 4.4.1 运行工况调整前脱氮试验结果及分析
• 4.4.2 运行工况调整后脱氮试验结果及分析
• 4.4.3 氧化沟系统脱氮效果的影响因素分析
• 4.5 改良型氧化沟系统除磷试验研究
• 4.5.1 运行工况调整前除磷试验结果及分析
• 4.5.2 运行工况调整后除磷试验结果及分析
• 4.5.3 氧化沟系统除磷效果的影响因素分析
• 4.6 改良型氧化沟系统脱氮除磷正交试验研究
• 4.6.1 脱氮除磷正交试验设计
• 4.6.2 改良型氧化沟系统最佳运行参数的确定
• 4.7 本章小节
• 第5章 改良型氧化沟系统节能运行方式的分析研究
• 5.1 氧化沟系统的节能途径
• 5.1.1 曝气系统节能
• 5.1.2 运行方式优化与节能
• 5.2 改良型氧化沟工艺优化控制方式
• 5.2.1 曝气系统DO的控制
• 5.2.2 污泥浓度（MLSS）的控制
• 5.2.3 污泥负荷（F/M）法的控制
• 5.2.4 污泥龄（θc）和排泥的控制
• 5/TN和BOD₅/TP的控制'>5.2.5 BOD₅/TN和BOD₅/TP的控制
• 5.3 本章小节
• 结论和建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间发表的学术论文及参加的科研项目