条束状复合填料SBBR系统处理寒地小城镇生活污水的研究

【摘要】：目前我国广大寒冷地区的小城镇由于经济、技术等原因，污水处理设施建成后无法运行或只能低负荷运行，一些偏远地区的小城镇甚至还没有建设有效的污水处理设施。本研究在分析、对比目前国内外用于寒地中小城镇污水处理的工艺方法的基础上，针对寒冷地区小城镇污水水量相对较小、水质变化较为剧烈、水质复杂且波动较大、建设及运行费用不足、城市基础设施相对落后、技术人员相对短缺等特点，提出了兼有间歇技术灵活性和生物膜技术稳定性序特点的序批式生物膜反应器（SBBR），为寒冷地区小城镇新建污水处理厂或原有污水处理厂升级改造的提供了备选方案。 本研究自主研发了一种新型悬浮填料——条束状硅橡胶管-无纺布复合悬浮填料，并对其表面改性方法进行了探讨；确定了常温下，复合填料SBBR工艺的最佳运行条件，并进行了稳定运行试验；考察了复合填料SBBR系统在低温下的运行效果，并与传统SBR法进行了比较研究。 研究设计的填料以长15mm，内径6mm，外径9mm的硅橡胶管作为骨架，外部延展着8片20×20mm无纺布侧翼，呈花朵形，比表面积为114m2/m~3，密度为0.93g/cm~3，具有良好的通水透气性能，可在反应器内自由翻滚流化。 研究确定了对填料骨架材料——硅橡胶管改性的最佳方式为：B粗化剂+C覆盖剂组合法，改性的硅橡胶表面被蚀刻出大量孔洞，并有金属阳离子附着，比表面积、亲水性和亲生物性具有较大幅度的改善。 确定了复合填料SBBR工艺的最佳运行条件为：填料投配率30%，限制曝气进水0.5h，厌氧2h，曝气6h，曝气量0.06m~3/h，沉淀1h，排水0.5h。在常温下以此条件运行，SBBR工艺对COD、NH_3-N、TN和TP的去除率分别可达95.2%、89.2%、72.6%和87.4%，均高于SBR系统的去除效果。同时，通过突然增大进水负荷的试验研究，发现SBBR系统对COD的冲击负荷有很好的耐受能力。 低温下复合填料SBBR系统与传统SBR系统运行情况的对比研究发现，低温对两系统COD及NH_3-N的去除率有一定的影响，但SBBR系统受低温条件影响较弱。温度由20℃降低到5℃时，传统SBR系统的COD去除率由89.6%下降到77.2%，NH_3-N去除率由76.9%下降到58.4%，而复合填料SBBR工艺在5℃下对COD和NH_3-N的去除率仍可达92%和78%。低温对两系统除磷的能力影响不大，二者在5℃下的TP去除率分别为81.0%和74.5%。低温会使得SBR系统中的污泥沉降性能显著降低，温度由20℃降低至5℃，SVI值由125升至235；而低温对SBBR系统的污泥沉降性能较小，在5-20℃范围内，其SVI值均在120~130范围之内。 【关键词】：悬浮填料 SBBR 寒冷地区 小城镇 脱氮除磷
【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】：2012
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 课题的研究背景及研究的目的和意义11-13
• 1.1.1 课题的研究背景11-12
• 1.1.2 课题的研究目的和意义12-13
• 1.2 寒地小城镇污水处理工艺研究现状分析13-14
• 1.2.1 人工湿地13
• 1.2.2 膜生物反应器13
• 1.2.3 生物膜法13-14
• 1.2.4 SBR 法14
• 1.3 SBR 法在污水处理中的应用14-20
• 1.3.1 SBR 法概述14-15
• 1.3.2 SBR 法对污染物的去除15-17
• 1.3.3 SBR 法新型改进工艺17-20
• 1.4 SBBR 工艺填料的研究20-25
• 1.4.1 固定填料20-21
• 1.4.2 悬浮填料21-24
• 1.4.3 填料的改性24-25
• 1.5 研究内容25-26
• 第2章 实验材料与方法26-33
• 2.1 试验用水26
• 2.2 试验装置26-27
• 2.3 填料的设计27-31
• 2.3.1 材料选择27-28
• 2.3.2 结构设计28-31
• 2.4 检测内容及方法31
• 2.5 试验内容31-33
• 第3章 复合填料的改性与评价33-41
• 3.1 复合填料改性方式的确定33-35
• 3.2 改性填料的亲水性测试35-36
• 3.3 填料的挂膜试验36-40
• 3.3.1 挂膜启动参数条件36-37
• 3.3.2 填料挂膜效果比较37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 常温下复合填料 SBBR 工艺参数的确定及稳定运行试验41-66
• 4.1 悬浮填料投配率的确定41-51
• 4.1.1 悬浮填料投配率对系统内生物量的影响41-42
• 4.1.2 悬浮填料投配率对系统内生物膜活性的影响42-43
• 4.1.3 悬浮填料投配率对系统处理效果的影响43-51
• 4.1.4 悬浮填料投配率的确定51
• 4.2 SBBR 系统运行参数的确定51-58
• 4.2.1 进水方式及时间的确定51-52
• 4.2.2 厌氧时间的确定52-54
• 4.2.3 曝气时间的确定54-55
• 4.2.4 曝气量的确定55-57
• 4.2.5 沉淀时间的确定57-58
• 4.3 最佳工况下 SBBR 系统与传统 SBR 系统运行效果的对比58-64
• 4.3.1 最佳工况下两系统对 COD 的去除情况58-60
• 4.3.2 最佳工况下两系统对 NH_3-N 的去除效果60
• 4.3.3 最佳工况下两系统对 TN 的去除效果60-61
• 4.3.4 最佳工况下两系统对 TP 的去除效果61-62
• 4.3.5 SBBR 系统中附着的生物膜62-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第5章 低温下复合填料 SBBR 工艺的运行状况及分析66-74
• 5.1 低温下系统对 COD 的去除率情况66-67
• 5.2 低温下系统对氮的去除情况67-68
• 5.2.1 低温下系统对 NH_3-N 的去除情况67
• 5.2.2 低温下 SBBR 系统对 TN 的去除情况67-68
• 5.3 低温下 SBBR 系统对 TP 的去除情况68
• 5.4 低温下 SBBR 系统的污泥沉降性能68-70
• 5.5 低温下 SBBR 系统的生物量及活性70-72
• 5.6 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果83-85
• 致谢85

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