城市污水与垃圾渗滤液及粪便污水合并处理技术研究

【摘要】： 随着现代化城市的迅速发展,城市垃圾和粪便已成为困扰城市的严重问题,其中的垃圾渗滤液和粪便污水更给环境带来很大的污染与危害。两类污水的氮和有机物浓度高,水质水量变化大,单独处理难度大,投资和运行管理费用高。若能将其与城市污水合并处理,利用城市污水对垃圾渗滤液、粪便污水的缓冲、稀释作用,实现垃圾渗滤液、粪便污水和城市污水同步处理同步达标,则具有非常重要的现实意义。 然而垃圾渗滤液、粪便污水与城市污水合并处理将给城市污水处理厂带来严重的冲击负荷,往往出现脱氮效果不理想、生化系统不稳定、污泥产率大等突出问题,广州市大坦沙污水处理厂在长期接纳粪便污水和垃圾渗滤液的实际运行中发现两种污水瞬间混入时容易给污水厂带来较大的冲击负荷而导致氨氮、总氮出水不达标的现象。本文采用A~2/O工艺中试装置,通过现场试验,研究了垃圾渗滤液、粪便污水与城市污水合并处理的适宜混合比、工艺参数和最佳工况并且探讨了投加填料后系统处理效果的变化。 分别以混有垃圾渗滤液、粪便污水和既混有垃圾渗滤液又混有粪便污水的城市污水为研究对象,探讨了其适宜的混合比,通过单因素试验和正交试验研究系统的有机物去除和脱氮特性。结果表明:对三类污水脱氮和COD去除最主要的因素是水力停留时间;好氧池溶解氧浓度、污泥回流比、混合液回流比等因素也有较显著影响。 粪便污水与城市污水合并处理的适宜的混合比为1:300,当水温为28-33℃,泥龄为20d时,在最优工况(水力停留时间9h、好氧池溶解氧浓度3mg/L、污泥回流比80%、混合液回流比200%)下运行,COD、NH_4~+-N和TN平均去除率分别为88.0%、97.1%和69.9%。 垃圾渗滤液与城市污水合并处理的适宜混合比为1:500,当水温为26-31℃,泥龄为20d时,在最优工况(水力停留时间11h、好氧池溶解氧浓度3mg/L、污泥回流比80%、混合液回流比200%)下运行,COD、NH_4~+-N和TN平均去除率分别为77.4%、97.2%和62.4%。 垃圾渗滤液、粪便污水与城市污水合并处理的适宜的混合比为0.4:1.5:400,当水温为16-27℃,泥龄为20d时,在最优工况(水力停留时间11h、好氧池溶解氧浓度3mg/L、污泥回流比80%、混合液回流比200%)下运行,COD、NH_4~+-N和TN平均去除率分别为87.7%、97.3%和64.6%。不同混合污水出水浓度均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。 通过在好氧池投加悬浮填料形成A~2/O—生物膜工艺,进行解决污水厂接纳粪便液和垃圾渗滤液的瞬间混入带来的冲击负荷的影响和传统A~2/O工艺在生物脱氮除磷在泥龄方面的矛盾的研究。比较了两种新型填料的处理效果,研究了新型填料的挂膜,确定了填料的最佳投配比和最佳投配方式;考察了水力停留时间、混合液回流比和污泥回流比对该工艺处理该混合污水的脱氮除磷效果的影响;通过对泥龄的试验研究,解决脱氮与除磷在泥龄上的矛盾;在试验得出的适宜工况条件下研究该工艺处理该混合污水的同步脱氮除磷效果。 研究表明:在好氧段中投加立体中空生物圆柱形悬浮填料比投加轻质多孔陶粒的运行效果好,通过闷曝方式20天左右,生物膜挂膜成功;填料的最佳投配比为20%;最佳投配方式为填料在好氧1池和好氧2池的体积比为1:3;系统在好氧池水力停留时间为5h、混合液回流比为120%和污泥回流比为60%下具有良好的脱氮除磷效果;控制泥龄为6d时能缓解脱氮和除磷在泥龄方面的矛盾;稳定运行一个月时间,系统对COD、氨氮、总氮和总磷具有高效稳定的去除效果,COD、氨氮、总氮和总磷的平均出水浓度分别为36.22 mg/L、0.3mg/L、12.9 mg/L和0.35 mg/L,满足国家排放标准一级A标准。 通过16S rDNA克隆文库方法对AA/O-生物膜系统进行微生物群落的形态及多样性研究,获得如下结果:系统中含有丰富微生物菌群,存在多种与脱氮性能及与烷烃降解有关的菌种。好氧池2号池中的微生物菌群在种类与数量上均比前三个区域的要多,说明投加悬浮填料在一定程度上使该区域的微生物群落结构发生了变化,这种变化对系统更好地降解有机物和除氮起到了积极的作用。 【关键词】：垃圾渗滤液 粪便污水 城市污水 分子生态学 合并处理
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-21
• 第一章 绪论21-53
• 1.1 研究背景21-28
• 1.1.1 城市污水处理技术简述21-23
• 1.1.2 垃圾渗滤液水质特点与环境危害23-25
• 1.1.3 粪便污水水质特点与环境危害25-26
• 1.1.4 垃圾渗滤液、粪便污水对城市污水厂生产运行的影响26-28
• 1.2 国内外研究现状28-36
• 1.2.1 垃圾渗滤液处理技术28-30
• 1.2.2 粪便污水处理技术30-33
• 1.2.3 垃圾渗滤液、粪便污水与城市污水合并处理技术33-36
• 1.3 复合式生物处理的研究与应用36-40
• 1.3.1 工艺原理36-37
• 1.3.2 悬浮填料的类型37-39
• 1.3.3 悬浮填料在市政污水处理中的应用39-40
• 1.4 生物脱氮除磷技术的研究现状40-50
• 1.4.1 污水生物脱氮原理40-46
• 1.4.2 污水生物除磷原理46-49
• 1.4.3 生物同步脱氮除磷工艺49-50
• 1.5 研究的主要内容和意义50-53
• 1.5.1 主要研究内容50-51
• 1.5.2 研究的意义51-53
• 第二章 试验材料与方法53-59
• 2.1 进水水质与菌种培养53-55
• 2.2 试验装置55-56
• 2.3 测试项目与分析方法56-57
• 2.4 试验方法57-59
• 2.4.1 正交试验法简介57
• 2.4.2 正交试验方法优点57-58
• 2.4.3 正交试验的分析方法58-59
• 第三章 粪便污水与城市污水合并处理试验研究59-77
• 3.1 城市污水与粪便污水混合比研究59-62
• 3.2 混合处理影响因素研究62-66
• 3.2.1 水力停留时间（HRT）62-63
• 3.2.2 溶解氧浓度（DO）63-64
• 3.2.3 外回流比（R）64-65
• 3.2.4 混合液回流比（r）65-66
• 3.3 正交试验66-70
• 3.3.1 因素、水平设计66-67
• 3.3.2 结果与分析67-70
• 3.4 最优工况处理效果分析70-72
• 3.5 粪便污水与城市污水合并处理生产性试验72-74
• 3.6 本章小结74-77
• 第四章 垃圾渗滤液与城市污水合并处理试验研究77-93
• 4.1 城市污水与垃圾渗滤液混合比研究77-79
• 4.2 混合处理影响因素研究79-82
• 4.2.1 水力停留时间（HRT）79-80
• 4.2.2 溶解氧浓度（DO）80
• 4.2.3 外回流比（R）80-81
• 4.2.4 混合液回流比（r）81-82
• 4.3 正交试验82-87
• 4.3.1 因素、水平设计82-83
• 4.3.2 结果与分析83-87
• 4.4 最优工况处理效果分析87-89
• 4.5 垃圾渗滤液与城市污水合并处理生产性试验89-92
• 4.6 本章小结92-93
• 第五章 垃圾渗滤液、粪便水与城市污水合并处理试验研究93-107
• 5.1 城市污水与垃圾渗滤液、粪便污水混合比研究93-94
• 5.2 混合处理影响因素研究94-97
• 5.2.1 水力停留时间（HRT）94-95
• 5.2.2 溶解氧浓度（DO）95-96
• 5.2.3 外回流比（R）96-97
• 5.2.4 混合液回流比（r）97
• 5.3 正交试验97-102
• 5.3.1 因素、水平设计97-98
• 5.3.2 结果与分析98-102
• 5.4 最优工况处理效果分析102-105
• 5.5 本章小结105-107
• 第六章 A~2O-生物膜系统处理垃圾渗滤液、粪便污水与城市污水的混合污水的试验研究107-132
• 6.1 陶粒填料的试验研究108-112
• 6.1.1 陶粒的挂膜试验108-110
• 6.1.2 改进设备后的挂膜试验110-112
• 6.1.3 小结112
• 6.2 立体中空填料的试验研究112-132
• 6.2.1 挂膜试验113-117
• 6.2.2 A~2/O—生物膜工艺的运行特性研究117-123
• 6.2.3 A~2/O—生物膜工艺同步脱氮除磷效果研究123-129
• 6.2.4 小结129-132
• 第七章 A~2/O-生物膜污泥微生物生态学分析132-161
• 7.1 引言132-138
• 7.2 实验材料与方法138-139
• 7.2.1 污泥样品138
• 7.2.2 其它材料与试剂138-139
• 7.2.3 主要设备139
• 7.3 DGGE 实验过程139-144
• 7.3.1 污泥样品细菌总DNA 的提取139-140
• 7.3.2 16S rDNA 片段的PCR 扩增140-141
• 7.3.3 V3 区片段的PCR 扩增141
• 7.3.4 DGGE 实验操作141-144
• 7.4 试验结果分析144-154
• 7.4.1 污泥样品细菌总DNA 提取实验结果144-145
• 7.4.2 16S rDNA 片段的扩增结果分析145-146
• 7.4.3 V3 区片段的扩增结果分析146-147
• 7.4.4 DGGE 回收V3 区再扩增产物电泳结果147-149
• 7.4.5 污泥样品16S rDNA 基因片断序列分析与系统树构建149-154
• 7.5 样品菌群分析154-160
• 7.5.1 不同样品中微生物种群结构分析154-155
• 7.5.2 DGGE 图谱的相似性分析155-157
• 7.5.3 DGGE 图谱中丰度较高的电泳条带回收测序及进化分析157-160
• 7.6 本章小结160-161
• 结论与展望161-164
• 参考文献164-177
• 攻读博士期间取得的研究成果177-179
• 致谢179

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