复合型CAST工艺处理低碳源城镇污水的中试研究

【摘要】：目前，我国许多城镇生活污水碳源很低，导致现有的污水处理厂不能稳定运行，出水总氮很难达标。CAST工艺是一种SBR改进工艺，因其脱氮除磷能力强，占地面积小，抗冲击负荷能力强，不易发生污泥膨胀等诸多优势，近年来在我国应用广泛。但CAST工艺不适合处理碳源很低的污水，低碳源的污水会使CAST工艺脱氮能力下降。当今，针对处理低碳源污水尤其是碳源很低（COD150mg/L）的污水处理技术研究较少，本课题开发了一种新型的CAST改良工艺——复合型CAST工艺，其特点在于将悬浮污泥和附着污泥融合一体，课题研究的目的在于对某低碳源污水处理厂的原有CAST工艺进行改造升级，同时，也为其他低碳源污水处理厂CAST工艺改造提供参考。 本课题以某县低碳源的生活污水为处理对象，进行中试试验，针对复合型CAST工艺的启动、运行条件的优化和处理效能等方面进行研究，研究的主要成果简述如下： 复合型CAST工艺启动采用污泥接种启动法，经过30天的污泥培养驯化，悬浮污泥浓度1600mg/L左右，填料挂膜较好，形成2mm左右的生物膜，系统出水COD在45mg/L左右，氨氮在1.5mg/L左右，总氮在8.5mg/L左右，总磷在0.4mg/L左右，系统启动阶段完成。 复合型CAST工艺最佳运行工况：进水1h，曝气1.5h，沉淀1h，滗水0.5h；最佳污泥回流比为20%；最佳曝气方式：曝气阶段前30min，控制DO在2-3mg/L，曝气阶段中间30min，控制DO在1-2mg/L，曝气阶段后30min，控制DO0.5mg/L。 采暖期和非采暖期在最佳运行条件下，复合型CAST工艺出水COD、氨氮、总氮、总磷和SS均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，复合型CAST工艺处理低碳源污水脱氮能力强，其脱氮机理是传统硝化反硝化与同步硝化反硝化相结合的脱氮模式，并且同步硝化反硝化途径占优。此外，复合型CAST工艺应用于某污水处理厂工艺改造有很好的经济效益。 【关键词】：复合型CAST工艺 低碳源污水 脱氮 处理效能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 我国水资源及水污染治理现状概述10-11
• 1.1.1 我国水资源现状10
• 1.1.2 我国城市污水处理现状10-11
• 1.2 低碳源城镇污水的研究现状11-13
• 1.2.1 低碳源污水存在现状11
• 1.2.2 低碳源污水处理研究重点11
• 1.2.3 低碳源污水脱氮技术11-13
• 1.3 CAST 工艺13-16
• 1.3.1 CAST 工艺研究现状13
• 1.3.2 CAST 工艺脱氮理论13-16
• 1.4 课题的来源和主要内容16-18
• 1.4.1 课题来源16-17
• 1.4.2 课题研究的主要内容17-18
• 1.5 课题研究的目的和意义18-20
• 第2章 试验装置与方法20-25
• 2.1 试验装置20-23
• 2.1.1 试验用水水质20
• 2.1.2 中试试验装置20-23
• 2.2 试验方法23
• 2.2.1 采样频率23
• 2.2.2 试验方案23
• 2.3 试验检测项目及分析方法23-25
• 第3章 低碳源水质分析与复合型 CAST 工艺启动25-50
• 3.1 引言25
• 3.2 低碳源水质特征分析25-38
• 3.2.1 非采暖期水质调查分析25-31
• 3.2.2 采暖期水质调查分析31-37
• 3.2.3 水质综合特征分析37-38
• 3.3 复合型 CAST 工艺的启动38-43
• 3.3.1 活性污泥培养驯化38-39
• 3.3.2 悬浮污泥特征变化39-43
• 3.3.3 填料生物膜特征变化43
• 3.4 启动期污染物的去除效果分析43-48
• 3.4.1 启动期 COD 去除效果分析43-45
• 3.4.2 启动期氨氮去除效果分析45-46
• 3.4.3 启动期总氮去除效果分析46-47
• 3.4.4 启动期 TP 去除效果分析47-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 复合型 CAST 工艺运行条件优化研究50-73
• 4.1 引言50
• 4.2 运行工况的优化50-54
• 4.2.1 采暖期最佳运行工况的确定50-52
• 4.2.2 非采暖期最佳运行工况的确定52-54
• 4.3 污泥回流比的优化54-58
• 4.3.1 污泥回流比对 COD 和 SS 的影响55
• 4.3.2 污泥回流比对除磷效能的影响55-56
• 4.3.3 污泥回流比对脱氮效能的影响56-57
• 4.3.4 最佳污泥回流比的优选57-58
• 4.4 曝气方式的优化58-72
• 4.4.1 非限制性曝气方式 DO 的优化58-61
• 4.4.2 限制性曝气方式的优化61-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 复合型 CAST 工艺处理效能分析73-87
• 5.1 引言73
• 5.2 采暖期的处理效能73-79
• 5.2.1 反应器对 COD 的去除效果73-74
• 5.2.2 反应器对氨氮的去除效果74-75
• 5.2.3 反应器对总氮的去除效果75-76
• 5.2.4 反应器对总磷的去除效果76-78
• 5.2.5 反应器对 SS 的去除效果78-79
• 5.3 非采暖期的处理效能79-82
• 5.3.1 反应器对 COD 的去除效果79-80
• 5.3.2 反应器对氨氮的去除效果80
• 5.3.3 反应器对总氮的去除效果80-81
• 5.3.4 反应器对总磷的去除效果81
• 5.3.5 反应器对 SS 的去除效果81-82
• 5.4 复合型 CAST 工艺技术经济分析82-85
• 5.4.1 复合型 CAST 工艺技术分析82-84
• 5.4.2 复合型 CAST 工艺经济分析84-85
• 5.5 本章小结85-87
• 结论87-88
• 参考文献88-94
• 攻读学位期间发表的学术论文94-96
• 致谢96

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