侧向流曝气生物滤池处理生活污水的脱氮除磷效能研究

摘要

试验详细研究了侧向流曝气生物滤池处理生活污水时的脱氮效能、机理及其影响因素，通过分析滤池沿程生物量、生物活性、微生物分布，探讨了LBAF反应器中的生物膜特征；并利用改性沸石对滤池出水中的磷进行了处理，研究了改性沸石除磷的机理及其动力学。结果表明： (1)通过试验确定了反应器运行的最佳状态，即最佳气水比为10∶1，A、B段最佳曝气比为1∶1。 (2)全程曝气条件下，通过沿程含氮化合物分析、生物活性和底物转化速率，以及细菌计数证明了反应器内存在同时硝化反硝化现象；分析了水力负荷和污染物负荷对反应器脱氮效能的影响。结果显示，反应器水力负荷小于0.43m3/(m2·h)时，总氮的去除率基本不受影响；对有机负荷和氨氮负荷的研究表明，LBAF对氨氮和总氮的去除率明显随进水有机负荷和氨氮容积负荷的增大而降低，但总氮的数据较离散，去除率不稳定。 (3)利用反应器可以灵活控制曝气点的优点，在前置反硝化工艺条件下，分别考察了不同缺氧区和好氧区的体积比及不同回流比条件下的脱氮效能。结果表明，缺氧区和好氧区的体积比对有机物、氨氮和总氮的去除率影响不大，考虑到节省动力消耗，以缺氧区和好氧区的体积比1∶4为宜；当回流比增加的时候，COD和氨氮的去除率几乎不受影响，总氮去除率呈下降趋势，分析认为水力负荷过大，污水与滤料接触不充分，一方面造成反冲洗频繁，另一方面由于反应不充分，硝化作用不彻底。认为回流比以1∶1为宜。最后，从反应器的运行结果的比较来看，前置反硝化工艺的脱氮效能要优于全程曝气工艺。 (4)从出水达标角度考虑，由于滤池自身难以同时完成脱氮除磷，试验采用改性沸石对滤池出水进行除磷。试验分别从静态和动态两方面综合考察了改性沸石吸附磷的效能，结果表明，改性沸石吸附磷的吸附等温线属于第二种类型的吸附等温线，吸附公式符合Freundlich公式；并对吸附的动力学和改性沸石的吸附机理进行了探讨。

目录

文摘

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1绪论

1.1我国水污染及其治理现状

1.1.1城市生活污水引起水污染

1.1.2工业排污及废弃物引起水污染

1.1.3农业面源污染引起水污染

1.1.4城市生活垃圾引起水污染

1.1.5水污染的影响

1.1.6水污染治理及污水资源化

1.2曝气生物滤池脱氮除磷技术研究现状

1.2.1曝气生物滤池的发展历史

1.2.2曝气生物滤池脱氮的研究

1.2.3曝气生物滤池除磷的研究

1.2.4生物滤池同步脱氮除磷

1.3吸附法除磷技术现状

1.3.1吸附法除磷的作用机理

1.3.2吸附法除磷的研究现状

1.3.3人工合成吸附剂

1.4课题的提出，研究目的、意义及内容

1.4.1课题的提出

1.4.2研究目的和意义

1.4.3课题的研究内容

2反应器与试验设计

2.1侧向流曝气生物滤池(LBAF)

2.1.1 LBAF的结构

2.1.2 LBAF的特点

2.1.3 LBAF的运行模式

2.2试验材料与方法

2.2.1试验废水

2.2.2试验装置

2.2.3试验仪器与分析方法

3 LBAF处理生活污水效能研究

3.1 LBAF的挂膜启动性能

3.2 LBAF运行最佳曝气条件的确定

3.2.1最佳气水比的确定

3.2.2最佳分段曝气比的确定

3.3 LBAF去除污染物的运行结果

3.3.1 LBAF去除有机物运行结果

3.3.2 LBAF去除SS的运行结果

3.3.3 LBAF去除氨氮的运行结果

3.3.4 LBAF去除总氮的运行结果

3.3.5 LBAF去除总磷的运行结果

3.4全程曝气条件下LBAF的脱氮效能研究

3.4.1 LBAF内的同时硝化反硝化现象

3.4.2水力负荷对LBAF脱氮效能的影响

3.4.3污染物负荷对LBAF脱氮效能的影响

3.5 LBAF的反冲洗性能

3.5.1 LBAF反冲洗周期的确定

3.5.2 LBAF的反冲洗及恢复

3.6 LBAF有机物去除动力学模型

3.6.1模型的建立

3.6.2模型的求解

3.6.3模型的数学分析

3.6.4模型的预测

3.7本章小结

4 LBAF采用前置反硝化工艺运行效能研究

4.1前置反硝化工况的设置

4.2前置反硝化LBAF处理生活污水的运行结果

4.2.1 LBAF去除有机物的运行结果

4.2.2 LBAF去除氨氮的运行结果

4.2.3 LBAF去除总氮的运行结果

4.3缺氧区和好氧区体积比对LBAF脱氮的影响

4.3.1两种工况下溶解氧沿程分布情况

4.3.2 COD的沿程分析

4.3.3氨氮的沿程分析

4.3.4总氮的沿程分布

4.4回流条件下滤池沿程硝化细菌和反硝化细菌计数结果

4.5回流比对LBAF脱氮效能的影响

4.6进水碳氮比对总氮去除率的影响

4.7两种运行方式下LBAF去除污染物的对比分析

4.8本章小结

5改性沸石除磷性能研究

5.1沸石改性方法的比选试验

5.1.1沸石的化学成分

5.1.2改性方法的比选

5.2改性沸石对污水中污染物的影响试验

5.3改性沸石除磷的动态试验研究

5.4改性沸石的解吸及其再吸附性能研究

5.5改性沸石除磷的吸附等温线

5.6改性沸石吸附磷的动力学研究

5.6.1拟零级方程

5.6.2拟一级反应

5.6.3拟二级反应

5.7改性沸石吸附除磷的机理探讨

5.7.1沸石改性前后的电镜扫描分析

5.7.2改性沸石的吸附作用力

5.7.3改性沸石吸附除磷过程

5.7.4改性沸石处理污水前后的成分

5.8本章小结

6 LBAF中生物膜的特征分析

6.1 LBAF中微生物量的时空分布特征

6.2 LBAF中生物膜活性特征

6.3 LBAF中的生物相检测

6.3.1 LBAF中出现的微生物及菌群分布特点

6.3.2 LBAF中微生物相的特征

6.4本章小结

7结论和建议

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