折流曝气生物滤池处理小城镇污水的试验研究

【摘要】：近年来，随着我国城镇化进程的加快，小城镇建设万象更新，在其经济发展速度迅速加快的同时，基础设施建设明显滞后，小城镇污水处理成为影响居民生活、制约经济发展而亟需解决的问题之一。针对小城镇污水可生化性好，N、P含量高，污水总量偏小，日变化系数大等特点，需寻找一种效果好、成本低、维护少、与小城镇客观条件相适应的污水处理设备。折流曝气生物滤池具有单位体积内微生物量大、有机负荷高、占地面积小和投资费用低等诸多优点，在小城镇污水处理领域，具有很好的适用性。 本着“经济高效、建设可持续、运行简易”的原则，通过结构设计和参数优化，将折流曝气生物滤池工艺集成在一个三级滤池串联组合式污水处理设备中，通过生产性试验研究其处理效能。该试验主要包括设备的启动、设备的运行效能以及不同运行条件对设备处理效能的影响，并得到了优化的运行参数。另外还对各项污染物指标沿程削减规律、设备内部微生物空间分布特征和设备的技术经济性进行了分析研究。 试验采用接种活性污泥连续进水的培养方式进行挂膜启动，14d后设备处理效能稳定，COD去除率达到80%以上，NH_4~+N去除率达到90%以上，镜检发现轮虫、线虫等后生动物。设备在冬季低温条件下停止进水闲置21d，反冲洗后按设计水力负荷进水重启动，5d后处理效能完全恢复。 当设备在设计参数下稳定运行时，对SS、COD、NH_4~+N、TN和TP的平均去除率分别为92%、77%、97%、41%和46%。BBAF设备的抗冲击负荷能力强，当进水水力负荷在0.20fm~3/(m~3·h)~0.30m~3/(m~3·h)范围内变化时，各项污染物指标去除效果均较好，进水水力负荷过大，主要对SS和NH_4~+N的去除效果造成一定影响，但较大的水力负荷有利于TN的去除。 通过试验研究得知，气水比为8:1，内回流比为100%为设备的较优的运行参数。在优化工况下运行时，SS、COD、NH_4~+N和TN去除率分别可达到90%、80%、90%和50%以上，出水水质稳定达到一级B标准，对于污水中的磷元素，可通过在预处理环节投加絮凝剂PAC去除，控制设备进水TP2mg/L，实现出水TP达标。 设备在优化工况下稳定运行，通过污染物浓度沿程变化试验发现，设备对SS的去除主要集中在第一好氧池上部(填料层1.8~2.7m)，有机物降解和TP的去除也主要集中在该段，氨氮削减则主要集中在第一好氧池上部(填料层1.8~2.7m)和第二好氧池下部(填料层3.6~4.5m)两个流程段，TN的去除发生在进水端(填料层0~0.9m)和出水端(填料层4.5~5.4m)两个流程段。总体来讲，设备各个部分的处理功能基本达到了设计目的。 当设备在优化工况下稳定时，通过镜检发现，缺氧池内的微生物等级较低，主要为各种体积较小的细菌，好氧池内微生物营养水平明显上升，常见各种鞭毛类和纤毛类原生动物，在靠近出水端，还可观察到轮虫、线虫等后生动物。缺氧滤池和第一好氧滤池内填料单位面积上的生物量为0.3~0.5mg，第二好氧滤池内单位面积上的生物量只有0.1mg左右，但其微生物活性比第一好氧滤池高了将近一倍。 根据经济性分析可知，设备的基建费用为1098元/吨水，运行成本为0.46元/吨水，比三峡库区已建小城镇污水处理项目平均水平分别降低13.3%和11.7%。并且设备结构紧凑，吨水占地面积仅为0.91m~2，设备的工作周期一般为2~3d，反冲洗后，处理效能恢复速度较快，进水3h后，各项污染物出水浓度均可满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。可见，BBAF设备具有较好的技术经济性。 该生产性试验表明，折流曝气生物滤池设备处理效果好，出水稳定，抗冲击负荷能力强，脱氮性能较好，技术经济性较佳，对小城镇污水处理具有很强的适用性。 【关键词】：折流曝气生物滤池 小城镇污水处理 处理效能 脱氮除磷
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 课题研究背景11-15
• 1.1.1 小城镇污水排放及处理现状11-12
• 1.1.2 小城镇污水处理适用性分析12-14
• 1.1.3 现有技术应用情况及评估14-15
• 1.2 曝气生物滤池工艺15-19
• 1.2.1 曝气生物滤池工艺发展历程与分类15-16
• 1.2.2 曝气生物滤池研究进展16-17
• 1.2.3 曝气生物滤池应用现状17-18
• 1.2.4 曝气生物滤池应用中存在的问题18-19
• 1.3 课题研究目的及内容19-21
• 1.3.1 研究目的19
• 1.3.2 研究内容19-20
• 1.3.3 课题来源20
• 1.3.4 技术路线20-21
• 2 试验设计及设备启动21-39
• 2.1 试验设备设计21-27
• 2.1.1 试验设备工艺设计21
• 2.1.2 试验设备结构设计21-26
• 2.1.3 填料与附属设备26-27
• 2.2 试验条件27-32
• 2.2.1 试验场地27
• 2.2.2 试验水质27-29
• 2.2.3 工艺流程29-31
• 2.2.4 试验安排31
• 2.2.5 测试项目及方法31-32
• 2.3 设备启动32-38
• 2.3.1 启动方式及结果讨论33-37
• 2.3.2 长期闲置重启动37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 BBAF 设备运行试验研究39-63
• 3.1 设备运行效能研究39-43
• 3.1.1 SS 的去除率分析39-40
• 3.1.2 COD 的去除率分析40
• 3.1.3 NH_4~+-N 的去除率分析40-41
• 3.1.4 TN 的去除率分析41-42
• 3.1.5 TP 的去除率分析42-43
• 3.2 水力负荷对污染物去除效果研究43-46
• 3.2.1 SS 的去除率分析43
• 3.2.2 COD 的去除率分析43-44
• 3.2.3 NH_4~+-N 的去除率分析44-45
• 3.2.4 TN 的去除率分析45-46
• 3.2.5 TP 的去除率分析46
• 3.3 气水比对污染物去除效果研究46-51
• 3.3.1 SS 的去除率分析47
• 3.3.2 COD 的去除率分析47-48
• 3.3.3 NH_4~+-N 的去除率分析48-49
• 3.3.4 TN 的去除率分析49-50
• 3.3.5 TP 的去除率分析50-51
• 3.4 内回流比对污染物去除效果研究51-56
• 3.4.1 SS 的去除率分析51-52
• 3.4.2 COD 的去除率分析52-53
• 3.4.3 NH_4~+-N 的去除率分析53-54
• 3.4.4 TN 的去除率分析54
• 3.4.5 TP 的去除率分析54-56
• 3.5 投加 PAC 后污染物去除效果研究56-60
• 3.5.1 SS 的去除率分析57
• 3.5.2 COD 的去除率分析57-58
• 3.5.3 NH_4~+-N 的去除率分析58-59
• 3.5.4 TN 的去除率分析59
• 3.5.5 TP 的去除率分析59-60
• 3.6 本章小结60-63
• 4 污染物沿程变化规律和微生物空间分布特征63-79
• 4.1 污染物在填料层内沿程变化规律63-70
• 4.1.1 SS 沿程变化规律63-64
• 4.1.2 COD 沿程变化规律64-65
• 4.1.3 NH_4~+-N 沿程变化规律65-66
• 4.1.4 TN 沿程变化规律66-67
• 4.1.5 不同价态氮元素沿程变化规律67-68
• 4.1.6 TP 沿程变化规律68-70
• 4.2 微生物空间分布特征70-76
• 4.2.1 生物相空间分布特征70-73
• 4.2.2 生物量空间分布特征73-75
• 4.2.3 生物活性空间分布特征75-76
• 4.3 本章小结76-79
• 5 BBAF 设备处理小城镇污水技术经济分析79-85
• 5.1 基建投资79-80
• 5.2 运行成本80
• 5.3 其他80-83
• 5.4 本章小结83-85
• 6 结论与建议85-87
• 6.1 结论85-86
• 6.2 建议86-87
• 致谢87-89
• 参考文献89-93
• 附录93
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录93
• B. 作者在攻读硕士学位期间申报和获批的专利93

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