复合生物膜反应器污泥需氧消化试验研究

摘要

在污水生物处理过程中会产生大量的污泥，一般需要经分离、稳定、消化、脱水及处置等步骤，这常伴随着巨大的基建投资和高昂的运行费用，而且污泥的处置也越来越困难。因此，高效的污泥减量和稳定工艺以及有效的污泥处置途径成为人们关注的研究课题。复合生物膜反应器(HBR)污泥需氧消化工艺就是在此背景下提出来的，通过对HBR工艺的试验研究，得到如下研究结论： (1)在室温条件下，HBR污泥需氧消化工艺达到稳定的时间比传统需氧消化工艺所需时间要缩短3天左右，由此可见HBR工艺相对CAD工艺，提高了污泥消化的速率，减少反应器的容积及投资，并能降低污泥消化的能耗。 (2)由于HBR工艺引入了生物膜，形成多样的小生境，有利于食物链中处于高营养级的后生动物生长，加快了污泥的内源呼吸和捕食作用，使生物量(MLVSS)迅速减少，从而提高污泥消化效率。 (3)HBR工艺中MLVSS的去除率随着初始污泥浓度的增加而降低，而MLVSS的去除量随着初始污泥浓度的增加而提高，因此在HBR工艺中采用较低浓度为好，工程设计中可以取消浓缩池，节省工程投资；不论采用间歇曝气还是连续曝气，对HBR工艺的污泥消化效果及速率影响不大，因此，采用间歇曝气方式具有良好的节能意义；温度对HBR工艺污泥消化效果的影响是比较明显的，即在不致微生物变性的条件下，温度越高，污泥活性越高，消化速率就越快。 (4)间歇式HBR污泥需氧消化工艺在最佳参数条件(在30℃恒温条件下，采用间歇曝气方式和较低初始污泥浓度，pH值自由变化)下运行七天左右，污泥就能达到消化稳定；污泥达到稳定要求后，即使延长消化时间(SRT)，污泥进一步分解的余地也比较小。 (5)建议在实际工程中采用连续式HBR工艺；在最佳参数条件下运行时，连续式HBR工艺的容积负荷为0.51kg·MLVSS/(m3·d)；上清液出水水质指标受投加的污泥性质影响较大，上清液回流不会对污水厂产生较大冲击。 (6)连续式HBR污泥需氧消化工艺的动力学模型为：Θ=C0-Ci/ksCi+kx=C0-Ci/0.1014Ci+168.54。 (7)以日产生50m3剩余污泥计算，若采用HBR工艺的工程投资和运行费用分别比CAD工艺要节省13％和18％左右，说明HBR工艺从技术和经济上是可行的。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1污泥需氧消化概述

1.1.1污泥需氧消化机理

1.1.2污泥需氧消化工艺的研究进展

1.2生物膜法概述

1.2.1生物膜法机理及特征

1.2.2生物膜组成及生长

1.2.3生物膜法的研究进展

1.3课题的提出、研究内容和方法

1.3.1课题的提出及研究目的

1.3.2研究内容

1.3.3试验装置

1.3.4分析方法

2 HBR污泥需氧消化工艺与CAD工艺的效能研究

2.1试验设计

2.1.1试验装置

2.1.2试验方法

2.2试验数据及分析

2.2.1 MLSS、MLVSS随消化时间的变化规律

2.2.2 SV、SVI随消化时间的变化规律

2.2.3 NH3-N随消化时间的变化规律

2.2.4 TP随消化时间的变化规律

2.2.5 COD随消化时间的变化规律

2.3小结

3 HBR污泥需氧消化工艺的影响因素研究

3.1污泥需氧消化的影响因素

3.2研究目的

3.3污泥浓度对消化效果的影响研究

3.3.1试验设计

3.3.2试验数据及分析

3.4温度对消化效果的影响研究

3.4.1试验设计

3.4.2试验数据及分析

3.5曝气方式对消化效果的影响研究

3.5.1试验设计

3.5.2试验数据及分析

3.6 小结

4 HBR污泥需氧消化工艺在最佳参数条件下的运行效果研究

4.1间歇式HBR工艺在最佳参数条件下的运行效果研究

4.1.1试验设计

4.1.2试验数据及分析

4.2连续式HBR工艺在最佳参数条件下的运行效果研究

4.2.1试验设计

4.2.2试验数据及分析

4.3污泥絮体和生物相分析

4.3.1实验方法

4.3.2实验结果及分析

4.4 HBR工艺动力学研究

4.4.1动力学模型推导

4.4.2动力学常数Ks和Kx的求取

4.4.3预测值和实测值的比较

4.5 小结

5 HBR工艺技术经济分析

6结论与建议

6.1结论

6.2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

独创性声明和学位论文版权使用授权书