BICT工艺脱氮特性与运行控制中试研究

论文摘要

为了解决现有生物脱氮除磷工艺存在脱氮与除磷难以同时达到高效的问题，本论文对新型的污水处理工艺——双循环两相生物处理工艺（Bi-Cyclic Two-phase biological process，简称BICT工艺）进行了中试规模的研究。该工艺通过设置两套污泥系统，实现不同种群微生物的分相强化培养，减小因对生长条件的不同需求对工艺性能产生的影响，从而达到对氮、磷的高效稳定去除。本研究所采用的原水为苏州新区污水厂的实际城市污水，BICT的中试处理规模为4.8m3／d（充水比1／3）、7.2m3／d（充水比1／2）。主要研究内容为：确定独立硝化区的运行参数（停留时间、温度等）和硝化速率以及探讨该设置对提高工艺性能所起的作用；确定系统的反硝化效果与速率并研究影响反硝化的各种因素；确定BICT工艺适宜的运行控制条件，如主反应器泥龄、充水比、上清液回流比、主反应器运行模式等。研究结果表明，中试条件下，BICT系统主要通过三种途径完成脱氮：序列硝化反硝化、同步硝化反硝化和同化脱氮。其中序列硝化反硝化是脱氮的主要途径，在本研究的条件下约占氮总去除量的70％；而同步硝化反硝化和同化脱氮所占的比例分别在10％、20％左右。独立硝化区的设置强化了硝化作用，硝化速率常数达到0.39h-1。主反应器由于合理控制了运行模式及硝化液回流比，实现了较好的反硝化效果，平均反硝化速率常数为0.0116 mg TN．（mg VSS·h）-1。硝化过程受温度、有机负荷、硝化液回流比的影响较大。反硝化过程受DO、碳源的数量和构成形式以及异养菌数量的影响较大。研究也表明，在本研究的条件下，BICT工艺适宜的控制条件为：主反应器泥龄5d、充水比1／2、硝化液回流比150％、主反应器运行模式为前曝气30min／缺氧搅拌60min／后曝气60min／沉淀撇水90min，其中进水60min，分布在前曝气阶段和缺氧搅拌阶段的前30min内。在此控制条件下，系统运行稳定高效，COD、TN、TP的去除率都达到80％以上，出水效果都接近或优于一级排放标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题的立论依据
• 1.2.1 水体富营养化的加剧与危害
• 1.2.2 污水中氮、磷排放标准的日趋严格
• 1.2.3 现有生物脱氮除磷工艺存在的问题
• 1.2.4 双泥生物脱氮除磷工艺的出现及存在问题
• 1.3 生物脱氮领域的研究现状
• 1.3.1 生物脱氮技术基本原理及研究进展
• 1.3.2 双泥生物脱氮除磷工艺的研究现状与进展
• 1.4 BICT工艺的前期研究情况
• 1.4.1 BICT工艺的提出
• 1.4.2 BICT工艺的设计思路与运行机理
• 1.4.3 BICT工艺的实验室研究情况
• 1.5 研究目的、内容和意义
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 研究意义
• 第二章 试验设备、材料与方法
• 2.1 试验设备
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 试验原水
• 2.2.2 试验菌种
• 2.2.3 污泥培养
• 2.2.4 工艺系统的启动
• 2.3 试验工况的设置
• 2.4 试验阶段与方法
• 2.4.1 试验阶段
• 2.4.2 试验方法
• 2.4.3 监测方法
• 第三章 不同运行期的处理效果与分析
• 3.1 试运行期的试验结果与分析
• 3.2 正式运行阶段的试验结果与分析
• 3.2.1 控制条件的影响研究
• 3.2.2 适宜控制条件下系统的处理效能及物质去除转化规律
• 3.3 BICT工艺与三槽氧化沟的技术经济性能比较
• 3.3.1 BICT与三槽氧化沟处理COD、TN、TP效果的比较
• 3.3.2 BICT与三槽氧化沟的其它经济技术性能比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 BICT脱氮特性研究
• 4.1 BICT硝化过程研究
• 4.1.1 生物膜硝化区的硝化过程研究
• 4.1.2 主反应器的硝化过程研究
• 4.2 BICT反硝化过程研究
• 4.2.1 适宜控制条件下系统的反硝化情况
• 4.2.2 适宜控制条件下系统的平均反硝化速率
• 4.2.3 实验室条件下研究系统的反硝化过程
• 4.2.4 反硝化影响因素的变化规律
• 4.3 其它脱氮作用的研究
• 4.3.1 硝化区生物膜同步硝化反硝化脱氮
• 4.3.2 同化脱氮作用
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历