城镇污水处理A_mO_n一体化工艺研发及机理研究

【摘要】：2005年，全国废水排放总量为524.5亿吨，其中城镇生活污水排放量为281.4亿吨，占废水排放总量的53.7％，其中小城镇生活污水处理率低，污水的直接排放不仅造成小城镇本身的环境污染日趋严重，而且成为区域性水环境的重要污染源。由于小城镇污水水质主要以生活污水为主，针对这个特点，本研究选择与小城镇污水水质相类似的上海市东区水质净化厂初沉池出水为研究对象，采用一体化A_mO_n工艺对其进行处理。经过小试、中试试验研究，在对该工艺运行条件和工艺参数进行详细研究的基础上，结合分子生物学等分析手段，对工艺去除污染物的机理进行了初步探讨和分析，并根据试验结果构建了工艺的数学模型。本论文主要分为以下四部分研究内容及结论。 一体化A_mO_n工艺小试试验研究内容包括：(1)反应器水力停留时间优化研究。结果表明：水力停留时间为8.5h时，一体化反应器具有良好的有机物去除和脱氮能力，超过8.5h以后，水力停留时间的延长对反应器污染物去除效果影响不明显。(2)系统污泥龄优化研究。结果表明：从污染物去除角度而言，当外界温度比较适应的条件下，A_mO_n工艺可以采用较低的泥龄，在水温大于20℃，泥龄为10d的情况下，COD_(Cr)、NH_3-N、TN、TP的平均去除率为别为66.4％、83.8％、54.7％、48.1％。(3)好氧区溶解氧浓度对反应器处理效果影响的研究。结果表明：好氧区溶解氧浓度是控制工艺运行的关键参数，它不仅影响着一体化反应器好氧区微生物各种生理活动，而且影响着厌氧／缺氧区有效容积的大小。试验表明：保持反应器好氧区溶解氧浓度在3.0～5.0mg／L是合适的选择。(4)悬浮填料A_mO_n一体化小试试验研究。试验考察了不同填料填充比在不同溶解氧浓度条件下对污染物的去除效果。结果表明：相同溶解氧浓度下，填料填充比的下降，反应器对污染物的处理效果下降；相同填充比不同溶解氧浓度条件下，溶解氧浓度较高的工况污染物去除效果好于较低的工况，但随着填充比下降，溶解氧浓度造成的处理效果差异减小。(5)悬浮填料活性污泥一体化A_mO_n工艺研究。由于悬浮填料强化了好氧硝化效果，使得活性污泥可以选择较低的污泥龄，利于整个系统的脱氮除磷效果，在悬浮填料填充比为30％，活性污泥龄为9d条件下，反应器污染物去除效率分别为：COD_(Cr)：75.2％、NH_3-N：76.5％、TN：65.5％、TP：55.2％。 一体化A_mO_n工艺污染物去除机理研究内容包括：(1)利用PCR-DGGE方法分析研究A_mO_n一体化污水处理系统中氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌群落的结构和多样性特征。结果表明，工艺运行特征显著影响菌群组成。其中，相对于AOB菌群和Nitrobacter菌属，Nitrospira菌群结构的改变更为明显。同一反应器中不同 【关键词】：生活污水 一体化 A_mO_n工艺 活性污泥 悬浮填料 硝化 反硝化 数学模型 BP神经网络
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第1章 前言15-32
• 1.1 小城镇污水处理现状15-17
• 1.1.1 小城镇污水造成的严重污染15-16
• 1.1.2 小城镇污水的主要特征16-17
• 1.2 小城镇污水处理工艺17-20
• 1.2.1 小城镇污水处理工艺应满足的条件17-18
• 1.2.2 几种小城镇污水处理工艺18-20
• 1.3 一体化污水处理工艺20-24
• 1.3.1 一体化装置的特征及分类20
• 1.3.2 几种一体化污水处理工艺20-24
• 1.4 悬浮填料生物膜工艺24-26
• 1.4.1 悬浮填料生物膜工艺的特点24-25
• 1.4.2 悬浮填料生物膜工艺研究现状25-26
• 1.5 生物脱氮理论进展26-30
• 1.5.1 厌氧氨氧化26-28
• 1.5.2 同步硝化反硝化28-29
• 1.5.3 短程硝化反硝化29-30
• 1.6 论文研究内容及意义30-32
• 1.6.1 本论文研究的意义30-31
• 1.6.2 论文研究内容31-32
• 第2章 试验水质及工艺介绍32-39
• 2.1 试验水质情况32-34
• 2.2 A_mO_n一体化污水生物处理工艺简介34-36
• 2.3 试验分析项目及测试方法36
• 2.4 反应器内部流场软件模拟36-39
• 第3章 活性污泥A_mO_n工艺小试试验研究39-62
• 3.1 小试试验装置介绍39-42
• 3.2 小试试验活性污泥驯化培养42-43
• 3.3 工艺水力停留时间优化试验研究43-50
• 3.3.1 试验条件43-44
• 3.3.2 试验结果与讨论44-50
• 3.3.3 小结50
• 3.4 不同污泥龄对工艺处理效果影响的试验研究50-55
• 3.4.1 试验条件51
• 3.4.2 试验结果与讨论51-55
• 3.4.3 小结55
• 3.5 好氧区不同溶解氧浓度对反应器处理效果影响研究55-60
• 3.5.1 试验条件55-56
• 3.5.2 试验结果与讨论56-60
• 3.5.3 小结60
• 3.6 本章结论60-62
• 第4章 悬浮填料A_mO_n工艺小试试验研究62-85
• 4.1 填料的选择及挂膜63-68
• 4.1.1 填料的选择63-64
• 4.1.2 填料的挂膜64-68
• 4.2 填料填充比对工艺污染物去除效果影响的研究68-83
• 4.2.1 50%填充比工况对污染物去除情况68-73
• 4.2.2 40%填充比工况对污染物去除情况73-78
• 4.2.3 30%填充比工况对污染物去除情况78-81
• 4.2.4 生物膜电镜扫描情况81-83
• 4.2.5 不同填充比处理效果的对比83
• 4.3 本章结论83-85
• 第5章 悬浮填料活性污泥联合运行A_mO_n工艺及相关机理研究85-113
• 5.1 活性污泥悬浮填料A_mO_n工艺试验研究85-93
• 5.1.1 30%填充比与活性污泥联合运行阶段试验结果及分析85-90
• 5.1.2 活性污泥悬浮填料联合运行工况烧杯试验90-93
• 5.2 小试试验部分工况分子生物学分析93-97
• 5.2.1 取样与DNA提取93
• 5.2.2 PCR扩增和DGGE电泳分析方法93-94
• 5.2.3 基于DGGE图谱的多样性分析94
• 5.2.4 结果与讨论94-97
• 5.2.5 小结97
• 5.3 悬浮填料硝化、反硝化活性试验97-112
• 5.3.1 硝化活性研究98-105
• 5.3.2 反硝化活性研究105-112
• 5.4 本章结论112-113
• 第6章 一体化A_mO_n反应器中试试验研究113-124
• 6.1 中试试验研究113-117
• 6.1.1 中试试验条件114-116
• 6.1.2 中试试验结果与讨论116-117
• 6.2 A-A_mO_n系统中试试验117-123
• 6.2.1 A-A_mO_n系统试验介绍117-118
• 6.2.2 A-A_mO_n系统试验结果及讨论118-123
• 6.3 本章结论123-124
• 第7章 一体化A_mO_n工艺数学模型研究124-148
• 7.1 基于莫诺模式反应器机理模型研究124-130
• 7.1.1 反应器类型的判断124-125
• 7.1.2 反应动力学方程的推导125-128
• 7.1.3 参数计算128-130
• 7.1.4 小结130
• 7.2 反应器BP神经网络模型研究130-146
• 7.2.1 神经网络模型在城市污水处理中的应用130-135
• 7.2.2 一体化A_mO_n反应器BP神经网络模型研究135-146
• 7.3 本章结论146-148
• 第8章 结论与建议148-151
• 8.1 论文结论148-150
• 8.2 建议150-151
• 致谢151-152
• 参考文献152-161
• 个人简历及博士期间发表论文161

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