基于A/O工艺的一体化磁性填料滤池处理生活污水的研究

【摘要】：随着我国社会经济的飞速发展和城镇化速度的不断加快,村镇人口不断密集,乡镇企业发展迅速,其生活污水、废水生成量日益剧增。总体上呈现分散广排放量相对较少、水质水量变化较大且较难统一收集等排放特点。这些市政管网收集不到或是不便接入市政管网进行集中处理的污水称之为分散式污水,据统计我国水体污染总量的30%-60%来自分散式污水。针对我国国情,开发出一种一体化污水处理设备,实现局部污水高效、低耗处理是分散式污水处理的重要手段。近年来关于磁效应在水处理中的研究非常活跃,但由于在污水处理生化反应器常常体积庞大,外加磁场有一定难度,实现较为困难。磁性材料技术作为一项新型技术,在污水处理方面即磁性填料,使每个填料就等同于一个微型的附加磁场的生物反应器。利用微生物磁效应及代谢或共代谢作用,可显著改善填料的表面润湿性和传质性能,缩短挂膜启动周期,改善污水处理效果。本研究结合上述背景,开发出基于A/O工艺的一体化磁性填料滤池。在填料方面使用化学共沉淀法制备磁性纳米粒子,以果壳活性炭作为磁性纳米粒子的附着载体,制备出以果壳活性炭作为磁性MnFe2O4纳米粒子载体的生物磁性活性炭。通过SEM和XRD表征,并测试其饱和磁化率,BET和总孔容积,MnFe2O4成功负载在果壳活性上,该复合材料既具有磁性又具有活性炭粗糙多孔的结构,有利于微生物繁殖和生物膜的形成。反应器方面,基于传统A/O工艺,开发出污染物的生化降解、硝化-反硝化脱氮、物理截留、吸附及污泥沉降等工艺于一体的A／O一体化滤池。反应器启动采用菌种添加挂膜法,在挂膜启动实验中,对普通活性炭填料和磁性活性炭填料两种填料依次挂膜启动,磁性填料在挂膜速度和COD、氨氮去除率上都高于普通填料。磁性填料从第8天,COD去除率达到稳定,平均COD去除率为83.3%；普通填料从第12天,COD去除率基本保持稳定,平均去除率为81.5%。磁性填料在挂膜启动的第8天开始,氨氮去除率基本保持稳定,平均去除率为86%；普通填料在运行的第13天开始氨氮去除率开始保持稳定,平均去除率为72.2%。对反应器在不同影响因素条件如：总水力停留时间、回流比、溶解氧、温度等进行研究分析,研究该反应器在不同条件下COD、氨氮、TN的去除效果。得到优化运行条件为：总水力停留时间10h,回流比为200%,溶解氧2.5-4mg/L,温度25℃-30℃。根据基础动力学模型xAf=1-e-kT,建立COD去除率x与水力停留时间T的动力学模型为：x=1-e-0.1566T-0.7446,相关系数R2=0.9631；氨氮去除率x与水力停留时间T的动力学模型为：x=1--e-0.1862T+0.1226,相关系数R2=0.9673；TN去除率x与水力停留时间T的动力学模型为：x=1--e--0.0953T-0.0916,相关系数R2=0.9787。在优化条件下,取校园生活污水连续运行20d。反应器对COD、氨氮、TN都有较好的去除效果,COD平均去除率为85.5%,氨氮平均去除率为82.8%,TN平均去除率为53.2%。出水水质均达到国家一级排放标准B标准。 【关键词】：分散式生活污水 A/O一体化滤池 磁性填料 硝化 反硝化
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 绪论13-31
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 国内外一体化污水处理设备研究现状14-18
• 1.3 水处理填料的发展18-28
• 1.3.1 厌氧生物滤池中填料的发展18-19
• 1.3.2 生物接触氧化池(淹没式生物滤池)中填料的发展19-22
• 1.3.3 新型生物填料的开发与应用22-28
• 1.4 主要研究内容28-31
• 第2章 生物磁性填料的研发31-39
• 2.1 磁性材料及磁填料的污水处理技术研发现状31-32
• 2.2 磁性纳米材料及磁性纳米材料在废水处理中的应用32-33
• 2.2.1 MnFe_2O_4磁性纳米粒子32
• 2.2.2 MnFe_2O_4磁性纳米粒子的合成32-33
• 2.3 MnFe_2O_4磁性纳米粒子的载体33-34
• 2.4 生物磁性活性炭填料的制备34-36
• 2.5 生物磁性活性炭填料的表征36-37
• 2.6 本章小结37-39
• 第3章 基于A/O工艺的一体化磁性填料滤池的研发39-59
• 3.1. A/O一体化滤池有机物去除和脱氮机理39-45
• 3.1.1 生物膜动力学模型及有机物去除机理39-43
• 3.1.2 硝化动力学模型及硝化机理43-44
• 3.1.3 反硝化动力学模型及反硝化机理44-45
• 3.2 A/O一体化滤池的研发45-56
• 3.2.1 实验装置设计思路45
• 3.2.2 实验装置设计参数45-46
• 3.2.3 A/O一体化滤池主体设计参数46
• 3.2.4 A/O一体化滤池设计原理46-47
• 3.2.5 A/O一体化滤池附属设备47-49
• 3.2.6 A/O一体化滤池工艺流程49-56
• 3.3 实验运行条件56-57
• 3.3.1 实验场地和实验进水水质56
• 3.3.2 实验分析项目及方法56-57
• 3.4 本章小结57-59
• 第4章 基于A/O工艺的一体化滤池的启动59-63
• 4.1 实验目的59
• 4.2 挂膜方式59
• 4.3 A/O一体化滤池启动59-60
• 4.4 挂膜启动结果分析60-61
• 4.4.1 挂膜期间COD去除率情况60-61
• 4.4.2 挂膜期间氨氮去除率情况61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 基于A/O工艺的一体化磁性填料滤池最佳运行条件实验研究63-99
• 5.1 水力停留时间对反应器运行效果的影响63-69
• 5.1.1 总水力停留时间对COD去除效果的影响63-66
• 5.1.2 总水力停留时间对氨氮去除效果的影响66-68
• 5.1.3 总水力停留时间对TN去除效果的影响68-69
• 5.2 回流比对反应器运行效果的影响69-81
• 5.2.1 回流比对COD去除效果的影响70-74
• 5.2.2 回流比对氨氮去除效果的影响74-77
• 5.2.3 回流比对TN去除效果的影响77-81
• 5.3 溶解氧对反应器运行效果的影响81-88
• 5.3.1 溶解氧对COD去除效果的影响81-84
• 5.3.2 溶解氧对氨氮去除效果的影响84-86
• 5.3.3 溶解氧对TN去除效果的影响86-88
• 5.4 温度对反应器运行效果的影响88-96
• 5.4.1 温度对COD去除效果的影响89-92
• 5.4.2 温度对氨氮去除效果的影响92-94
• 5.4.3 温度对TN去除效果的影响94-96
• 5.5 本章小结96-99
• 第6章 基于A/O工艺的一体化磁性填料滤池优化条件下处理生活污水的实验研究99-103
• 6.1 反应器对COD的处理研究99-100
• 6.2 反应器对氨氮的处理研究100-101
• 6.3 反应器对TN的处理研究101
• 6.4 本章小结101-103
• 第7章 结论和展望103-107
• 7.1 结论103-104
• 7.2 展望104-107
• 致谢107-109
• 附录109-111
• 参考文献111-115

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