悬浮填料曝气生物滤池性能试验研究

摘要

在全面分析污水生物脱氮机理及曝气生物滤池特点的基础上，试验尝试一种悬浮填料载体新型曝气生物滤池；填料分别为聚乙烯高分子塑料和Anoxkaldnes。反应器集曝气生物滤池与生物流化床特点为一体，以建筑灰水为试验对象，重点测试系统在无反冲洗情况下有机物(COD)与氮(NH4+、NO3-)的去除能力。 聚乙烯填料出水混合液VSS含量与出水不溶性COD浓度呈线性关系，表明出水中不溶性COD主要以VSS为主。VSS沉淀性能测试表明，聚乙烯与Anoxkaldnes填料平均SVI值分别为105和96ml/g，显示以生物膜为主的VSS具有良好的沉降性能。聚乙烯悬浮填料反应器后续沉淀+砂滤组合工艺，对COD、SS、浊度有着很好的去除效果，平均去除率分别达到95％、94％和96％；在无出水内循环情况下。聚乙烯悬浮填料对TN和NH4+去除率为58％、64％，出水中NH4+占TN约80％；较低的NH4+去除率首先限制了系统TN去除率。 Anoxkaldnes填料循环流化床反应器抗冲击负荷能力试验表明，在设计流量(20L/h)条件下，进水COD平均浓度由276mg/L增加到376mg/L，出水中溶解性COD浓度仍然可以保持在50mg/L以下。为了保证较好的COD去除效果，系统最小曝气量需要达到0.15m3/L。当曝气量分别为0.25m3/h、0.2m3/h、0.15m3/h、0.1m3/h时，NH4+平均去除率分别为94％、66％、66％和7％，TN平均去除率分别为25％、45％、56％和4％。这表明，合理控制曝气量不仅可以获得满意的COD去除率，亦可获得较高TN去除率。 聚乙烯悬浮填料反应器出水内循环强化脱氮性能试验显示，在内循环比为50％、100％和150％情况下，对NH4+的平均去除率分别为67％、83％和94％，对TN的平均去除率分别为61％、69％和81％。试验表明，内循环对NH4+和TN去除率均能相应提高20～35％，说明内循环可同时强化系统的硝化与反硝化能力。在水温处于20～28℃范围内，只要保证出水DO浓度在5.85～6.2mg/L之间，便可获得较高的TN去除率。聚乙烯填料在底部0～60cm流化态范围内，对COD、TN、和NH4+的去除率占系统总去除率的百分比分别为92％，90％和80％，上部固定床填料实际只起到过滤截流作用。对聚乙烯填料内部D0和pH分布规律分析后亦证实，系统对TN去除的确主要集中在填料层0～60cm的中、下层，这是因为COD降解主要发生于填料层的中、下部，从而限制了上部填料的反硝化脱氮作用。 根据试验结果，最后提出了以开发轻质填料为目的循环流化床反应器的构造，主要目的是通过内部构造以及进水点的位置强化系统的硝化以及反硝化能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景

1.1.1污水回用的意义及回用途径

1.1.2国内外污水回用现状

1.1.3中水回用工艺的比较选择

1.2课题研究目的、内容及方法

1.2.1课题研究目的

1.2.2课题研究内容

1.2.3课题研究方法

1.3论文梗概

2曝气生物滤池工艺研究进展及主要特点

2.1曝气生物滤池主要类型以及研究进展

2.1.1曝气生物滤池的主要类型和结构

2.1.2曝气生物滤池研究进展

2.2曝气生物滤池的特点和存在的主要问题

2.2.1曝气生物滤池的特点

2.2.2曝气生物滤池存在的问题

2.3开发新型曝气生物滤池的意义

3 试验方法及装置

3.1试验方法

3.1.1试验概述

3.1.2中试试验进水

3.2试验检测水质指标及分析方法

3.3中试试验装置的设计及运行管理

3.3.1悬浮填料曝气生物滤池设计思路

3.3.2试验装置

3.3.3工艺参数

3.3.4填料选择

3.3.5取样口设置及取样控制

4 试验启动与出水污泥沉降性静态实验研究

4.1填料水力特性的影响

4.1.1填充比的影响

4.1.2.曝气量的影响

4.2聚乙烯悬浮填料挂膜启动

4.3污泥性能研究

4.3.1出水混合液SS和COD浓度的关系

4.3.2污泥沉降时间对COD浓度的影响

4.3.3污泥产量

4.3.4污泥体积指数(SVI)

4.4本章小结

5 聚乙烯填料曝气生物滤池连续运行性能研究

5.1部分流化态悬浮填料曝气生物滤池性能试验研究

5.1.1反应器内部流态与水头损失分析

5.1.2曝气生物滤池+沉淀池+砂滤池组合工艺处理COD和SS效果影响

5.1.3主反应器对NH4+的去除效果

5.1.4主反应器对TN的处理效果

5.1.5 TP的去除效果

5.1.6不同填料高度下沿程COD与N去除规律

5.2完全流态化悬浮填料床曝气生物滤池性能研究

5.2.1试验启动

5.2.2完全流态化聚乙烯悬浮填料床曝气生物滤池对营养物质的去除效果

5.3本章小结

6 内循环对聚乙烯填料曝气生物滤池连续运行试验影响

6.1内循环对出水SS效果影响

6.2内循环对污水中营养物质去除效果的影响

6.2.1内循环对污水中COD去除效果的影响

6.2.2内循环对NH4+和NO3-去除效果的影响

6.2.3内循环对TN去除效果的影响

6.3本章小结

7 曝气生物滤池中溶解氧的控制分布规律分析

7.1悬浮填料曝气生物滤池对DO的控制

7.2聚乙烯填料中溶解氧分布规律及分析

7.2.1聚乙烯填料内部溶解氧分布规律

7.2.2聚乙烯填料内部溶解氧分布与污染物质去除率的关系

7.3聚乙烯填料内部pH分布规律及分析

7.3.1聚乙烯填料内部pH分布规律

7.3.2聚乙烯内部pH值分布与污染物去除的关系

7.4本章小结

8 Anoxkaldnes填料循环流化床反应器试验结果分析

8.1轻质填料循环流化床反应器研究背景

8.2轻质填料循环流化床反应器主要特点

8.3 Anoxkaldnes填料循环流化床反应器与部分流化态曝气生物滤池对比

8.4 Anoxkaldnes填料循环流化床反应器填料挂膜启动

8.5 Anoxkaldnes填料循环流化床反应器连续运行试验研究

8.5.1污泥沉降性能研究

8.5.2对COD的去除效果影响

8.5.3曝气量对氨氮和TN的去除效果影响

8.6本章小结

9结论与建议

9.1结论

9.2建议

参考文献

致谢