A/A/MBBR工艺在污水处理厂改造中的应用研究

论文摘要

随着城市化的迅速发展,污水排放量持续增长,使得水资源污染严重,同时也造成水质性缺水的危机,解决这个问题最直接的办法就是增加污水的处理量,提高污水处理厂处理效果,使污水成为第二水资源。本研究从增加生物量和提高传质速率入手,提出了一种新型的厌氧-缺氧-生物膜移动床（A/A/MBBR）工艺。悬浮填料是A/A/MBBR工艺的核心部分,在对填料的筛选与评价中发现,与常规聚丙烯阶梯环填料相比,改性聚丙烯填料的生物膜生成速率很高,可以在停留时间为1.0h、气水比为4:1的情况下达到排放要求。在填充率为15%时,COD去除率可达80%以上。通过对有机物的降解及微生物的增长动力学发现泥龄为17天时系统对有机物及氨的氧化速率最高,并推导出水力停留时间、泥龄及系统耗氧速率方程,可以作为下一步工程设计的经验公式。在水力停留时间为6.8h,溶解氧为1.52.5mg/L的条件下,A/A/MBBR工艺对BOD5平均去除率为96.3%、COD的平均去除率为92.66%、TP的平均去除率为81.77%、氨平均去除率为97.95%;TN平均去除率达到84.53%。出水可以达到一级A标准。在无硝化液回流的情况下,出水氨氮平均去除率为94.7%;出水TN平均去除率达到70.2%。出水可以达到一级B标准。可以断定由于缺氧微环境的形成以及异养硝化菌的作用在好氧区同时发生硝化与反硝化脱氮。在试验中发现:当DO控制在0.5～0.9mg/L、C/N控制在15、总生物量控制在5000mg/L左右、水力停留时间控制在5h以内、PH值保持在7.0～8.0时,系统在不同程度上分别实现了同步硝化及反硝化脱氮。在中试结果指导下设计的营口市二级处理系统改造工程, BOD-SS负荷采用0.13 Kg/Kg.d;生化池内的生物量采用4500～5000mg/L;气水比取4:1～5:1。泥龄取17d。对于BOD及COD的去除率超过90%,对于氨氮、TP、TP去除率大于85%,出水达到了一级A排放标准,满足作为中水水源的要求。A/A/MBBR工艺应用于对于现存的老装置进行扩能或者升级改造,是在技术和经济上极具竞争力、适合我国国情的污水处理新工艺。目前,该工艺应用于对现存的老旧污水处理厂站进行扩能或者升级改造尚属空白,它的应用研究将有助于提高污水处理的水质,降低污水处理费用。对于环保事业的发展具有重要的意义。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 城市污水处理厂改造的必要性
• 1.1.1 改造的原因
• 1.1.2 改造的目标
• 1.1.3 设计标准与排放标准的关系
• 1.1.4 普通活性污泥法污水处理厂改造的必要性
• 1.2 污水生物除磷、脱氮技术的发展
• 1.2.1 污水生物除磷的研究现状
• 1.2.2 污水生物脱氮的研究现状
• 1.2.3 生物同步脱氮除磷典型工艺
• 1.3 生物膜法污水处理技术发展现状及其新工艺
• 1.3.1 生物膜法的特点
• 1.3.2 生物膜法污水处理技术发展现状
• 1.4 复合式生物处理系统的研究与应用
• 1.4.1 复合式生物处理系统的特点
• 1.4.2 国外对复合式生物处理系统的研究和应用
• 1.4.3 国内对复合式生物处理系统的研究
• 1.5 课题的研究内容、目的和意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究的目的
• 1.5.3 研究的意义
• 2 A/A/MBBR 工艺中悬浮填料的筛选与评价
• 2.1 污水处理厂改造工艺的确定
• 2.2 试验材料与分析方法
• 2.2.1 城市污水来源及水质
• 2.2.2 试验条件与试验范围
• 2.2.3 试验装置
• 2.2.4 试验相关分析方法
• 2.3 试验填料的选择
• 2.3.1 反应器内生物悬浮填料特点
• 2.3.2 选择填料的要求
• 2.4 改性聚丙烯填料与常规聚丙烯阶梯环填料对比
• 2.4.1 两种填料对出水COD 的影响
• -⁺N 的影响'>2.4.2 两种填料对出水NH4_-⁺N 的影响
• 2.4.3 不同气水比及HRT 时两种填料出水效果
• 2.4.4 填料的确定
• 2.5 静态动力学试验分析
• 2.6 氧转移效率试验结果分析
• 2.6.1 清水条件下充氧试验结果分析
• 2.6.2 不同曝气条件充氧试验结果分析
• 2.7 填料填充比例的试验研究
• 2.7.1 MBBR 的挂膜与驯化
• 2.7.2 MBBR 的试验运行
• 2.7.3 运行期间生物量的变化
• 2.8 试验考证气水比及HRT 对COD、氨氮、TN 的影响
• 2.8.1 气水比变化对反应器处理效果的影响
• 2.8.2 SRT（HRT）对反应器处理效果的影响
• 2.9 生物膜在A/A/MBBR 工艺中的作用
• 2.9.1 A/A/MBBR 工艺中生物膜的特点
• 2.9.2 生物膜上的微生物相分析
• 2.9.3 微生物总数分析
• 2.10 本章小结
• 3 A/A/MBBR 工艺运行效能分析
• 3.1 中试试验研究
• 3.1.1 试验的目的和意义
• 3.1.2 试验装置及材料
• 3.1.3 分析方法
• 3.1.4 试验设计水质
• 3.1.5 试验原理
• 3.1.6 试验启动及运行方式
• 3.1.7 污泥的培养和驯化
• 3.2 试验的运行效能分析
• 3.2.1 A/A/MBBR 对有机污染物的去除效果
• 3.2.2 A/A/MBBR 脱氮效果
• 3.2.3 反应器对TP 的去除情况
• 3.3 长期运行对污染物去除效能分析
• 5 去除效果'>3.3.1 反应器内BOD₅去除效果
• 3.3.2 反应器内COD 去除效果
• 3.3.3 反应器内脱氮效果分析
• 3.3.4 反应器内除磷效果分析
• 3.4 本章小结
• 4 A/A/MBBR 工艺动力学研究
• 4.1 有机底物去除动力学
• 4.1.1 Monod 公式
• 4.1.2 Eckenfelder 公式
• 4.2 硝化反应动力学
• 4.2.1 氨氮氧化速度
• 4.2.2 氨氮氧化的动力学公式
• 4.3 A/A/MBBR 工艺反应过程动力学研究
• 4.3.1 仅考虑活性污泥法反应过程动力学研究
• 4.3.2 仅考虑生物膜法反应过程动力学研究
• 4.3.3 活性污泥与生物膜法复合反应过程动力学研究
• 4.3.4 A/A/MBBR 工艺设计参数动力学方程
• 4.4 A/A/MBBR 工艺动力学试验结果与分析
• 4.4.1 试验方法
• 4.4.2 环境因素对污染物去除的影响
• 4.5 本章小结
• 5 A/A/MBBR 工艺除磷研究
• 5.1 试验装置及运行参数
• 5.2 厌氧、缺氧及好氧区内磷的变化情况分析
• 5.2.1 厌氧阶段TP 的变化
• 5.2.2 缺氧阶段TP 的变化
• 5.2.3 好氧阶段TP 的变化
• 5.3 环境因素对生物除磷效果影响的研究
• 5.3.1 C/P 比对厌氧释磷厌氧释磷及好氧吸磷的影响
• 5.3.2 DO 对除磷效果的影响
• 5.3.3 其它因素的影响
• 5.4 本章小结
• 6 A/A/MBBR 工艺脱氮研究
• 6.1 试验装置及运行参数
• 6.2 厌氧、缺氧及好氧区内总氮、氨氮、硝酸盐的变化关系
• 6.2.1 无内回流设备厌氧、缺氧、好氧区各种氮的含量变化
• 6.2.2 有内回流设备厌氧、缺氧、好氧区各种氮的含量变化
• 6.3 环境因素对生物脱氮效果的影响
• 6.3.1 环境因素对硝化的影响
• 6.3.2 环境因素对反硝化的影响
• 6.4 同步硝化反硝化（SND）在处理生活污水中的实现
• 6.4.1 同步硝化反硝化（SND）机理
• 6.4.2 同步硝化反硝化工艺特点
• 6.4.3 同步硝化反硝化的影响因素的研究
• 6.5 本章小结
• 7 营口市城市污水处理厂生化池改造
• 7.1 二级处理工艺简介
• 7.1.1 污水厂一、二级工艺处理流程
• 7.1.2 污水厂生化池工艺现状
• 7.2 工程改造方案
• 7.2.1 二级处理系统改造方案的确定
• 7.2.2 改造生化池出水水质
• 7.2.3 改造生化池工艺流程设计
• 7.3 生化池改造工艺设计
• 7.3.1 工艺参数取值
• 7.3.2 二级处理系统生化池改造工艺设计内容
• 7.4 营口市污水处理厂改造后的运行研究
• 7.4.1 污泥的培养与驯化
• 7.4.2 调试阶段（未投加生物填料）污染物的去除情况
• 7.4.3 试运行阶段（投加生物填料）A
• 7.4.4 试运行阶段（未投加生物填料）A/A/O 工艺污染物去除情况
• 7.5 经济效益分析
• 7.5.1 改造生化池投资计算
• 7.5.2 投资方案比较
• 7.6 本章小节
• 8 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 文章中符号所代表的意义
• 附录
• 个 人 简 历
• 三年攻读博士学位期间发表的论文
• 攻读博士学位期间完成的科研项目
• 攻读博士学位期间完成的工程项目
• 三年攻读博士学位期间工程项目获奖证书
• 三年攻读博士学位期间参加会议交流论文及获奖证书