基于CAST工艺处理小城市污水脱氮的调控技术研究

摘要

氮磷过量排放引起的水体富营养化问题日益严峻，随着人类环保意识的加强和城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的实施，无论是新建污水处理厂还是已有污水处理厂都面临着污水深度脱氮除磷的挑战。CAST工艺(CyclicActivated Sludge Technology)是一种具有脱氮除磷功能的SBR变型工艺，由于其占地面积小、无需初沉池和二沉池、基建及运行费用低、不易发生污泥膨胀、操作管理方便等诸多优点，近年来在我国已得到越来越多的应用。
　　 为了促进CAST工艺的研究发展，尤其是在处理城市生活污水中的应用，本课题以重庆市万盛污水处理厂为试验场地，开展了一系列生产性试验研究。在分析该厂工艺特点和前期运行中所存在问题的基础上，进行了低温和常温两个阶段的生产性调控，找到了适应于该厂季节性水质水量特点的运行模式，并对重要的控制参数进行了优化研究，实现了污水厂运行稳定达标与节能降耗。
　　 在冬季运行期间共进行了三种低温运行模式的研究，A：进水/曝气2h—沉淀1h—滗水/待机1h；B：进水2h—曝气2h—沉淀1h—滗水/待机1h；C：进水2h—曝气2.5h(进水1.5h后开始曝气)—沉淀1h—滗水/待机1h。结果表明，在C模式下，系统对CODCr、NH3-N、TN的平均去除率分别为92.1％、77.1％和62.6％，各项出水指标均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准，确定其为万盛污水厂低温期的优选运行模式。在C模式的基础上分别进行了DO和MLSS两个运行参数的优化研究，确定低温期水质条件下的DO最佳控制阈值为2.0～3.0mg/L，MLSS最佳控制阈值为5000～6000mg/L。运行参数的优化后，系统对CODCr、NH3-N、TN平均去除率分别为91.2％、83.2％和69.4％，系统脱氮性能得到提升。
　　 在夏季运行期间进行了三种常温运行模式的研究，A：进水/曝气2h—沉淀1h—滗水/待机1h；D：进水0.5h—进水/曝气1.5h—沉淀1h—滗水/待机1h；E：进水/微曝1h—进水/曝气1h—沉淀1h—滗水/待机1h。结果表明，在E模式下，系统对CODCr、NH3-N、TN的平均去除率分别为84.3％、83.2％和54.9％。E模式对CODCr、NH3-N的去除效果与A、D模式相当，但TN去除率比A、D模式分别提高了15.1％和11.6％，采用E模式还可以减少风机的开启台数，使单位电耗降低30％左右，因此确定其为万盛污水厂常温期的优选运行模式。在E模式的基础上分别进行了DO和MLSS两个运行参数的优化研究，确定常温期水质条件下的DO最佳控制阈值为1.5～2.5mg/L，MLSS最佳控制阈值为3500～4000mg/L。运行参数的优化后，系统对CODCr、NH3-N、TN平均去除率分别为91.8％、90.3％和57.8％，系统运行效能得到提升。
　　 最后本文对万盛污水厂的能耗构成以及水厂在实际运行中所采取的节能降耗措施进行了分析和总结。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1我国水污染及城市污水处理现状

1.1.1水污染现状

1.1.2城市污水处理现状

1.2序批式活性污泥工艺及其发展

1.3 CAST工艺

1.3.1 CAST工艺概述

1.3.2 CAST工艺的原理

1.3.3 CAST工艺的特点和存在的问题

1.3.4 CAST工艺的应用研究

1.4课题研究的目的、内容与意义

1.4.1课题的来源与研究目的

1.4.2课题研究的内容与意义

2试验场所与试验安排

2.1污水处理厂简介

2.2工艺概况

2.2.1工艺流程

2.2.2工艺单元概述

2.3进出水水质水量

2.3.1设计水质

2.3.2实际水质水量

2.4试验安排

2.5试验采样与分析方法

2.5.1采样方法

2.5.2分析方法

3污水厂前期运行效能分析

3.1进水水质与控制参数

3.2前期运行工艺效能分析

3.2.1对CODCr的去除效果

3.2.2对NH3-N的去除效果

3.2.3对TN的去除效果

3.3.4对TP的去除效果

3.3本章小结

4 CAST工艺低温运行调控技术研究

4.1低温调控期间的运行模式安排

4.2低温各模式污染物去除效果分析

4.2.1对CODCr去除效果分析

4.2.2对NH3-N去除效果分析

4.2.3对TN去除效果分析

4.3低温优选运行模式的确定

4.4低温优选模式下的运行参数优化研究

4.4.1 DO优化调控

4.4.2 MLSS优化调控

4.5本章小结

5 CAST工艺常温运行调控技术研究

5.1常温调控期间的运行模式安排

5.2常温各模式污染物去除效果分析

5.2.1对CODCr去除效果分析

5.2.2对NH3-N去除效果分析

5.2.3对TN去除效果分析

5.3常温优选运行模式的确定

5.4常温优选模式下的运行参数优化研究

5.4.1 DO优化调控

5.4.2 MLSS优化调控

5.5本章小结

6 CAST工艺的节能运行与自动化管理

6.1 CAST工艺的节能运行

6.1.1处理单元能耗分析

6.1.2工艺节能运行措施

6.2 CAST工艺的自动化管理

6.2.1自动化控制系统的组成

6.2.2 CAST工艺的自动化控制

6.2.3中央控制系统

6.2.4自动化仪表的选择与设置

6.3本章小结

7结论与建议

7.1结论

7.2建议

致 谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录