寒冷地区小城镇污水的管道处理试验研究

【摘要】：目前我国不断加强对水环境的污染防治和治理力度，小城镇地区的污水处理逐渐展开，由于小城镇水质水量的波动性大，对污水厂运行影响严重，尤其是高寒地区受温度的影响，污水处理难度加大。如果利用排水管网污水处理技术消减污染物，将会降低后续污水厂的负荷，提高污染物总体消减量，从而达到保护小城镇水体环境的目的。本实验针对寒冷地区小城镇污水特性展开管道处理实验研究。通过添加填料的方式对排水管道污水中微生物的生化处理能力进行强化，采用混合运行模式和推流式运行模式，研究两种模式对管道污水中污染物的处理能力及各种影响因素。 混合运行模式通过水泵回流的方式使进水与回流水混合，同时管道末端污水回流增加了污水在管道中的停留时间，研究停留时间对排水管道生物处理技术的影响；推流运行模式，采用牺牲流速的方式确保实验装置中两个检查井间的停留时间符合实际管道中两检查井间的停留时间，以此研究污水流过固定长度排水管道时污染物的去除效果。 混合运行模式下，常温时，实验温度维持在25.6℃～30.1℃之间，管道内充满度为0.65，溶解氧含量维持在0.8～2.8之间，进水COD浓度为312mg/L，在运行4个小时后出水COD浓度降低至103mg/L，COD去除率为67.1%，单位时间COD去除量为52.25mg/(L·h)；低温时，实验温度维持在11.2℃～14.7℃之间，管道内充满度为0.65，溶解氧含量维持在0.8～2.8之间，进水COD浓度为353mg/L，在运行4个小时后出水COD浓度降低至153mg/L，COD去除率为56.8%，单位时间COD去除量为50mg/(L·h)。 推流运行模式下，常温时，实验温度维持在25.6℃～30.1℃之间，管道内充满度为0.65，溶解氧含量维持在0.8～2.8之间，进水COD浓度为365.46mg/L，单位时间COD去除量为159.12mg/(L·h)；低温时，温度维持在11.2℃～14.7℃之间，管道内充满度为0.65，溶解氧含量维持在0.8～2.8之间，进水COD浓度为349.23mg/L，单位时间COD去除量为121.68mg/(L·h)。 以污染物的一维对流扩散模型为基础，结合活性污泥数学模型（ASM），建立与实验相对应的排水管道水质转化模型。并用实验室所得数据资料进行模型验证分析，所得计算结果与实测数据的离散系数Ex，经数据处理后得到离散系数Ex20%，说明模型与实验的吻合程度较好。表明本模型可为排水管道污水处理技术的设计及水质评估提供指导，也可为实际工程应用提供相应的水质设计参数。 排水管道生物处理技术的研究，可有效解决高寒区小城镇污染治理工作面临的困难，同时对城市的污水处理提供污染物进一步消减的新方式，使得寒冷地区的水体污染情况得到缓解，也使得区域水体污染情况得到控制，进而消减了汇入流域的污染物，为整体水系的水环境保护工作提供了支撑。排水管道污水处理技术不但对水环境的保护起到作用，由于其针对寒冷地区小城镇的现有问题，解决了寒区小城镇污染治理工作面临的困难，又因为起处理成本相对较低，所以还具有了一定的社会效益和经济效益。 【关键词】：寒冷地区 小城镇 污水处理 排水管道 水质
【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】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义11-12
• 1.1.1 课题背景11-12
• 1.1.2 课题研究的目的和意义12
• 1.2 排水管道污水生物处理技术的国内外研究现状12-17
• 1.2.1 国内外排水管道水质转化研究现状12-13
• 1.2.2 国内外排水管网水动力研究现状13-14
• 1.2.3 排水管网的净化技术分析14-17
• 1.3 小城镇水质变化特性17-19
• 1.4 课题来源及研究的主要内容19-20
• 1.4.1 课题来源19
• 1.4.2 课题研究的主要内容19-20
• 第2章 实验材料与实验方法20-24
• 2.1 实验装置及主要仪器设备20-22
• 2.1.1 实验装置20-21
• 2.1.2 实验所用仪器设备21-22
• 2.2 实验污水及填料性质22-23
• 2.2.1 实验污水及污泥的来源22
• 2.2.2 填料的选择22-23
• 2.3 实验检测指标及分析方法23-24
• 2.3.1 水质指标及检测方法23-24
• 第3章 混合运行模式工艺特性研究24-47
• 3.1 常温混合运行模式的实验结果及分析24-33
• 3.1.1 常温反应器的启动24-25
• 3.1.2 COD 去除特性及分析25-27
• 3.1.3 N、P 的去除特性及分析27-28
• 3.1.4 流量冲击负荷对混合运行模式的影响28-30
• 3.1.5 水质冲击负荷对混合运行模式的影响30-32
• 3.1.6 DO 对混合运行模式的影响32-33
• 3.2 低温混合运行模式实验结果及分析33-40
• 3.2.1 低温反应器的启动33-34
• 3.2.2 COD 去除特性及分析34-36
• 3.2.3 流量冲击负荷对混合运行模式的影响36-37
• 3.2.4 水质冲击负荷对混合运行模式的影响37-39
• 3.2.5 DO 对混合运行模式的影响39-40
• 3.3 常温、低温条件下混合运行模式实验结果的比较40-44
• 3.4 混合运行模式条件下 COD 变化分析44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 推流运行模式工艺特性研究47-63
• 4.1 推流运行模式下取样点的选择47-48
• 4.2 常温推流运行模式的实验结果及分析48-54
• 4.2.1 常温反应器的启动48-49
• 4.2.2 COD 去除特性及分析49-50
• 4.2.3 N、P 去除特性分析50
• 4.2.4 流量冲击负荷对推流运行模式的影响50-52
• 4.2.5 水质冲击负荷对推流运行模式的影响52-53
• 4.2.6 DO 对推流运行模式的影响53-54
• 4.3 低温推流运行模式的实验结果及分析54-59
• 4.3.1 低温反应器的启动54-55
• 4.3.2 COD 去除特性及分析55-56
• 4.3.3 流量冲击负荷对推流式运行模式的影响56-57
• 4.3.4 水质冲击负荷对推流运行模式的影响57-58
• 4.3.5 DO 对推流运行模式的影响58-59
• 4.4 推流运行模式条件下 COD 变化分析59-61
• 4.4.1 推流运行模式条件下 COD 变化分析59-60
• 4.4.2 推流运行模式与混合运行模式的比较60-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 水质转化模型63-72
• 5.1 水质转化模型的建立63-69
• 5.1.1 模型变量63
• 5.1.2 温度效应63-64
• 5.1.3 模型中的生化反应过程64-66
• 5.1.4 水质模型中参数的估值66-67
• 5.1.5 水质模型的离散和求解67-69
• 5.2 模型的实验验证及结果分析69-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第6章 技术经济分析72-77
• 6.1 污水处理厂技术经济分析72-74
• 6.2 推流式运行模式技术经济分析74-75
• 6.3 混合式运行模式技术经济分析75-76
• 6.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 展望79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士期间发表的论文及专利83-85
• 致谢85

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