自清洗式活性生物滤池用于城市污水深度处理的特性研究

摘要

针对传统过滤器中滤料易堵塞、难清洗、需停机清洗等难题，发明了一种改良的生物砂滤池——自清洗式活性生物滤池。自清洗活性生物滤池的水位可通过调节水位调节器来控制，连续提砂清洗保证了滤料的清洁，设备投资费用低，过滤效果好，运行管理简单。
　　本文对自清洗式活性生物滤池的设计原理及参数进行了探讨，其中配水系统、中心气提管、砂水分离器以及水位调节器都有独特的创新之处。配水系统由主管与6个支管构成，支管的延长线与锥形斗呈90°夹角;中心气提管直径32mm，进气管的末端垂直延伸进入中心气提管下端开口处1～2cm，有效防止滤料回吸;砂水分离器采用多级挡板依靠摩擦碰撞作用洗砂，第一级挡板上方的外筒上设有孔口，清洗后的污水由孔口进入从排泥管后排出;水位调节器是通过旋转套筒，控制套筒的高低来调节出水水位。
　　本文对自清洗式活性生物滤池的运行参数进行了试验研究，得到了其最佳运行参数:最佳滤层厚度为40cm;最佳的进水流量为1.1～1.6m3/h、滤速为4.31～6.27m/h，建议滤速小于7m/h;最佳进气量为0.4～0.6m3/h、砂循环速率为5～9mm/min;清洗水量应为提砂量的1.5～2.0倍。
　　本文还对自清洗式活性生物滤池在间歇、连续这两种不用清洗方式下的除污效果进行了试验研究。在静止过滤状态下，自清洗式活性生物滤池有着良好的SS去除效果，SS平均去除率可达到40％以上;COD平均去除率为15％;TP平均去除率在8％左右;氨氮平均去除率在18％左右;TN的平均去除率在8％。在静止过滤状态“泄露点”时开启清洗，在清洗130min后出水SS恢复正常;在静止过滤“SS去除率下降点”时开启清洗，在清洗70min后可恢复正常去除率。在连续清洗状态下，自清洗式活性生物滤池有着较好的除污效果。SS平均去除率可达50％以上;COD平均去除率为15％;TP平均去除率为8％;氨氮平均去除率为20％;TN的平均去除率为9％。当前研究阶段自清洗式活性生物滤池还是以单纯的物理过滤作用为主，对SS能有50％以上的去除率，但对于COD、TP、氨氮、TN的去除作用较有限。
　　通过间歇清洗与连续清洗的对比，发现连续清洗不仅能获得稳定高效的过滤效果，而且操作简单运行方便。但从节能方面考虑，开发具有稳定高效运行效果的自动间歇清洗装置也是一个好的思路。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 水资源现状

1．1．2 水污染现状

1．1．3 污水深度处理及回用的必要性

1．1．4 污水深度处理及回用技术概述

1．2 生物砂滤池的研究进展

1．2．1 生物砂滤池的发展

1．2．2 生物砂滤池过滤性能的研究进展

1．3 研究目的

1．4 研究内容

1．5 本章小结

2 自清洗式活性生物滤池设计简介

2．1 自清洗式活性生物滤池设计原理

2．1．1 表层过滤与深层过滤

2．1．2 颗粒过滤三阶段机理

2．1．3 过滤理论数学模型

2．1．4 反冲洗机理及数学模式

2．2 自清洗式活性生物滤池主要设计参数

2．2．1 自清洗式活性生物滤池的总体设计

2．2．2 配水系统的设计

2．2．3 中心气提管的设计

2．2．4 砂水分离器的设计

2．2．5 水位调节器的设计

2．3 本章小结

3 试验材料、试剂与分析方法

3．1 试验工艺流程

3．2 试验进水水质

3．3 装置与试验材料

3．3．1 装置主体材料

3．3．2 相关管道

3．3．3 自吸泵

3．3．4 流量计

3．3．5 空气压缩机

3．3．6 滤料

3．3．7 空气

3．4 检测项目及分析方法

3．4．1 进出水流量的测定

3．4．2 压缩空气流量的测定

3．4．3 砂循环速率的测定

3．4．4 SS的测定

3．4．5 COD的测定

3．4．6 TP的测定

3．4．7 NH3-N的测定

3．4．8 TN的测定

3．5 本章小结

4 自清洗式活性生物滤池最优工作参数的确定

4．1 滤层高度对过滤性能的影响

4．1．1 试验安排

4．1．2 结果分析

4．2 进水量(滤速)对过滤性能的影响

4．2．1 试验安排

4．2．2 结果分析

4．3 空气量对砂循环速率的影响

4．3．1 试验安排

4．3．2 结果分析

4．4 空气量、砂循环速率对过滤性能的影响

4．4．1 试验安排

4．4．2 结果分析

4．5 液位差对冲洗水量的影响

4．6 本章小结

5 自清洗式活性生物滤池在不同清洗方式下的除污效果

5．1 静态过滤状态下的除污效果

5．1．1 对SS的去除效果

5．1．2 对COD的去除效果

5．1．3 对TP的去除效果

5．1．4 对NH3-N的去除效果

5．1．5 对TN的去除效果

5．2 间歇清洗状态下的过滤效果

5．2．1 在“泄露点”开启清洗

5．2．2 在“去除率下降点”开启清洗的过滤效果

5．3 连续清洗状态下的除污效果

5．3．1 对SS的去除效果

5．3．2 对COD的去除效果

5．3．3 对TP的去除效果

5．3．4 对NH3-N的去除效果

5．3．5 对TN的去除效果

5．4 小结

6 结论及建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

个人简历 硕士在读期间的学术研究成果