交替式活性污泥反应器处理市政废水试验研究.pdf.doc教案资料.doc
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1、此文档收集于网络,如有侵权请联系网站删除 华中科技大学博士学位论文交替式活性污泥反应器处理市政废水试验研究姓名:李军申请学位级别:博士专业:市政工程指导教师:沈蕴芬;陶涛20090529 华中科技大学博士学位论文摘要交替式活性污泥反应器工艺是一种自主研发,具有自主知识产权,创新的污水处理工艺。它是 SBR(Sequencing Batch Reactor)工艺的一种改进工艺,它继承了SBR工艺的许多优点,同时克服了 SBR工艺的一些缺点。它是一种交替的曝气和沉淀一体化活性污泥工艺,具有结构紧凑、占地少、容积利用率高、自动化程度高、运行方式灵活、耐冲击负荷、污泥沉降性能好、能连续运行等许多优点。
2、本论文以武汉市经济开发区的市政废水为处理对象,对该新工艺进行了全面的研究。为了深入研究,做了小试和中试两套试验装置,小试规模为 0.5 m3/d,中试规模为 500 m3/d。在小试的装置中,研究了该反应器的脱氮除磷的效果和流态特征。在中试的装置中,研究了活性污泥的培养和驯化方法,研究了该反应器的除磷效果和除磷机理,研究了该反应器的脱氮效果。在小试和中试的试验中,还提出了一种新的测定化学需氧量(COD)的方法和快速测定污泥浓度(MLSS)的方法。在试验数据的基础上,通过理论分析,提出了磷的去除主要机理是微生物的增殖,而不是传统的聚磷菌机理。试验结果表明:反应器能在较短的时间内调试成功;该工艺能
3、高效去除城市污水中的氮、磷等有机污染物;出水 COD、NH4-N、TN及 TP浓度等所有指标均可达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189182002)的一级 B排放标准。试验结果表明:啤酒厂的剩余污泥完全可以作为低浓度城市污水处理厂的接种污泥使用,而且培养时间短,出水效果好。使用自配试剂代替 HACH试剂和标准方法的 COD测定方法,具有药剂用量减少、成本便宜和准确性高等优点。通过使用MATLAB计算机语言编程计算得到的污泥浓度公式,准确性高,适用范围广,但公式难记;通过人工统计方法得到的污泥浓度公式,准确性能满足生产的需要,易记好用;所得到的公式均缩短了检测污泥浓度时间。通过反应器的
4、流态特征研究,以NaCl为示踪剂,得到了相应的示踪剂浓度曲线,通过使用数学方法统计之后,证明该反应器是一种高效的生物反应器,以及获得改善水力条件的方法。通过对反应器的除磷效果的研究,发现污泥浓度增长 100 mg/L能去除将近 1 mg/L TP;发现随着IV 华中科技大学博士学位论文污泥浓度增长速率的增加,除磷效率相应提高;当污泥浓度的增长速率增加到每天 500 mg/L时,磷的去除率将高于 90%,并且出水 TP浓度将低于 1 mg/L;发现每天排放的剩余污泥量可以根据进水 TP浓度来决定;发现最佳好氧与厌氧时间比TO/A是 0.5;溶解氧冲击指数 DOI被首次提出,作为分析溶解氧 DO影
5、响的指标。通过对反应器的脱氮研究,发现该反应器的 NH4-N去除率非常高,发现进水NH4 -N/TN的百分比值基本上与总氮的去除率一致,脱氮的效果基本取决于进水氨-的浓度,最佳的 TN的去除效率能通过进水的 NH4-N/TN比例来判断。关键词:城市污水交替式活性污泥反应器工艺矩阵脱氮除磷V 华中科技大学博士学位论文AbstractA modified type of SBR process, called alternated activated sludge sequencingreactor, has been suggested in the thesis. It is an integ
6、rated activated sludge bioreactorwith intermittent areation, compact structure, less area, high automatization, and flexibleoperational mode. It can also sustain impact load.The municipal wastewater from Wuhan Economical Development Zone was treatedin the reactors. These experiments of the bench and
7、 pilot scale were carried out in tworeactors. The reactor of bench scale can treat the wastewater for 0.5 m /d. The reactor of3pilot scale can do for 500 m /d. The nitrogen and phosphorus removals were studied in the3reactor of the pilot scale. Flow pattern of this reactor was tested in the reactor
8、of the benchscale. A method of cultivation and domestication of activated sludge was researched in thebench scale reactor. Phosphorus removal mechanism was analysed. In addition, a newmethod of determination of COD was suggested, and a rapid method of determination ofMLSS concentration was obtained.
9、 This thesis demonstrates the phosphorus removalmainly relies on microorganism growth other than the accumulated phosphorus organiams(PAOs). This is a new finding.The experiment results show the reactor can be restarted and operated successfullywhen deterwater sludge from beer wastewater treatment p
10、lant was added as the originatedsludge in a short time. The experiment results demonstrate that this process can removenitrogen and phosphorus effectively from the wastewater. The effluent COD, NH4 -N, TN-and TP concentrations can meet the B grade in the first grade of the criterion of of thenationa
11、l discharging limits (GB189182002).The experiment results also demonstrate the deterwater sludge from beer wastewatertreatment plant can be used as the originated sludge to cultivate the activated sludge inwastewater treatment plant. It needs short time for the cultivation and the certified effluent
12、.The method of determination of COD using home-made reagents show many advantagessuch as less reagents, low cost, high accuracy and precision. The MLSS equation obtainedby the experiment show many advantages for example real convenience, high precisionand short time of determination. The MLSS equati
13、on obtained by MATLAB procedure isVI 华中科技大学博士学位论文difficult to be reminded. The MLSS equation obtained by man-maded statistical way canbe reminded easily and used in the practical work. Its accuracy and precision can be mittedfor the determination of the practical work. NaCl was used as tracer. The 3
14、 E(t) profileswere obtained by 3 experiments. The flow pattern characteristic of the reactor show thereactor is high efficiency. In the meantime the optimal hydraulic condition is obtainedafter the experimental data are analyzed by the mathematically statistic method. Thephosphorus removal experimen
15、t implies the increasing 100 mg/L MLSS concentrationscan remove about 1 mg/L TP. The phosphorus removal efficiency can be improved by theincreasing rate of MLSS concentrations. When everyday increasing rate of MLSSconcentrations are about 500mg/L, the phosphorus removal efficiency would higher than9
16、0%, effluent TP would be lower than 1 mg/L. When MLSS concentrations are fluctuating,effluent phosphorus would fluctuate correspondingly. Everyday the amount of dischargingexcess sludge can be prejudged by the amount of influent TP. The nitrogen removalexperiment implies that the nitrogen removal ef
17、ficiency is very high. The ratio ofNH4mainly affected by the influent NH4efficiency can be prejudged by the ratio of influent NH4-N/TN is approximately equal to the ratio of TN removal. TN removal efficiency is-N concentration, and the optimal TN removal-N/TN.Key words:Municipal wastewaterAlternated
18、 activated sludge sequencing reactorProcess matrixNitrogen removal Phosphorus removalVII 华中科技大学博士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:李军日期:2009年 5月 29日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用
19、学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密,在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。(请在以上方框内打“”)学位论文作者签名:李军指导教师签名:陶涛日期:2009年 5月 29日日期:2009年 5月 29日III 华中科技大学博士学位论文1绪论1.1 课题背景1.1.1课题来源国家科技部在武汉市汉阳地区实施的 “武汉水专项”,推进了汉阳地区水环境质量的改善,同时使各区政府与人民提高了环境意识;尤其
20、是处于高速发展期的武汉经济技术开发区,更需要高效率和低能耗污水处理技术,以提高水环境质量,优化投资环境。华中科技大学针对目前国内城市污水处理存在的问题,根据武汉市经济技术开发区的污水水质和受纳水体南太子湖水环境质量的要求,提出研究开发一种新的城市污水生物/生态型处理新工艺,要求该工艺能实现集中式自动控制,处理后的出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级 B标准。以上述研究为基础,华中科技大学于 2003年底申请并获得了国家“十五”863课题“城市污水生物/生态处理技术与示范”(课题编号 2003AA601110),在学校内和武汉市经济技术开发区污水处理厂内分别建立了小试和中试基地,开展
21、了大量的研究工作,取得了较好的研究成果。武汉凯迪水务有限公司、中科院生态中心、北京工业大学等单位作为合作单位参与了该课题的研究工作。武汉凯迪水务有限公司在参与上述研究工作的同时,于 2005年 8月以滚动课题的方式,申请并获得了国家“十五”863课题“污水生物生态工程处理集成技术与设备成套化”(该课题编号为 2005AA601060),即为本课题来源。1.1.2课题目的和意义近年来,随着我国经济迅速的增长,我国水环境问题非常严重,随着用水量不断增长,大量未经处理的污废水排入水体。据初步统计,在 2000年之后,污水排量每年平均以 4.8%的速度增长,在 2005年已达到 520亿吨,它含工业废
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