曝气生物滤池用于污水处理和回用的净化效能与机理研究

摘要

水资源的短缺使得污水回用成为必然。目前，中小城镇以及城市的居民区面临着严峻的缺水现象，因此生活污水就地回用是一种可行之策，这就使得开发一种简易、高效、经济的中小水量污水回用设备已成为必然。围绕着生活污水回用这一目的，以不同运行方式的曝气生物滤池(BAF)作为核心处理工艺进行了这方面的研究。　　采用单级BAF进行厌氧(缺氧)氨氧化去除工艺的研究，试验中该工艺进行氨氮废水的脱氮处理，历时8个月。　　采用连续流两段BAF进行生活污水回用的实验研究，系统出水水质良好，其平均COD、NH3-N、TN和SS分别低于30mg/L、4mg/L、15mg/L和10mg/L，如经过消毒处理后，完全可回用于冲厕、道路清扫、消防和城市绿化等杂用水。实验过程中考察了进水负荷控制在22.01m3/(m2·d)时，气/水比、温度、C/N比对B段同步硝化—反硝化特性的影响，当气/水比低于2：1时，具有明显的短程硝化反硝化特征；C/N比为3：1左右时，出水各项指标均达到最佳处理效果；且温度高于20℃后，温度对B段BAF脱氮特性的影响较小。对B段反应器中0.9m处生物膜进行静态实验，生物膜的比硝化速率为1.458mgNH3-N/(gMLSS·h)；反硝化从硝酸盐开始其比反硝化速率为0.536mgNOx-N/(gMLSS·h)，从亚硝酸盐开始则该值为0.998mgNOx-N/(gMLSS·h)。　　为了提高系统的除磷效果，将连续运行的两段BAF以SBR方式运行。此外，发现硝态氮的存在不利于除磷菌的厌氧释磷，只有当反硝化作用完成之后，除磷菌才进行厌氧释磷。　　对两段曝气生物滤池内的微生物进行了分析和鉴定，共检测出细菌10种，真菌2属，藻类、原生动物和后生动物若干。其中A段反应器中优势菌主要有假单胞菌属、微球菌属和芽孢杆菌属；B段反应器中优势菌属为亚硝化单胞菌属和亚硝化球菌属；丝状菌的大量存在有助于提高基质的摄取率；藻类在B段反应器大量出现具有一定的规律性，可作为营养水平的标志性生物；两反应器内均有高营养级别的微型动物出现，他们的存在使系统内的种间关系更加复杂，食物链长且相互交叉，明显呈网状结构，从而大大提高曝气生物滤池生态系统的整体物质转化水平，减少污泥产量，也增强了系统的稳定性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1生活污水回用的提出

1.1.1水资源与水环境现状

1.1.2生活污水回用的必要性

1.1.3污水回用技术的应用现状

1.1.4开发新型生活污水回用工艺的意义

1.2曝气生物滤池在污水处理中的应用综述

1.2.1曝气生物滤池的工作原理

1.2.2曝气生物滤池的工艺特点

1.2.3曝气生物滤池在污水处理中的研究及应用状况

1.2.4曝气生物滤池存在的主要问题

1.3研究目的和研究内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容

第2章工艺选择和实验方法

2.1工艺系统选择

2.1.1工艺流程

2.1.2曝生物滤池填料选择

2.1.3工艺方案选择的目的

2.2实验方法

2.2.1水质分析方法

2.2.2细菌分离鉴定方法

2.3实验的主要内容

2.4本章小结

第3章曝气生物滤池的净化效能

3.1单级曝气生物滤池净化效能

3.1.1试验原水及启动运行参数

3.1.2单级曝气生物滤池的净化效能

3.2两段曝气生物滤池净化效能

3.2.1试验原水

3.2.2连续流两段BAF工艺系统的净化效能

3.2.3间歇式两段BAF工艺系统的净化效能

3.2.4两段BAF工艺系统出水与几种回用水标准的比较

3.3本章小结

第4章曝气生物滤池脱氮特性及影响因素研究

4.1生物脱氮原理与技术

4.1.1生物脱氮原理

4.1.2典型的生物脱氮工艺流程

4.1.3生物脱氮新技术、新概念

4.2单级曝气生物滤池处理氨氮废水的自养硝化反硝化

4.2.1温度的影响

4.2.2负荷的影响

4.2.3氮流失及分析

4.3两段曝气生物滤池系统内的同步短程硝化反硝化

4.3.1试验原水

4.3.2同步硝化-反硝化的影响因素

4.3.3气/水比的影响

4.3.4温度的影响

4.3.5 C/N比的影响

4.3.6 B段反应器内同步硝化反硝化特性分析

4.4本章小结

第5章间歇式两段BAF除磷特性及影响因素研究

5.1生物除磷机理与除磷技术

5.1.1生物除磷机理

5.1.2典型的生物除磷工艺流程

5.1.3生物除磷技术的新探索—反硝化除磷

5.2间歇式两段BAF生物除磷特性与影响因素研究

5.2.1 A段反应器内的除磷特性

5.2.2生物除磷的影响因素及分析

5.3本章小结

第6章曝气生物滤池处理机理及动力学模型研究

6.1生物膜法处理污水的净化机理

6.2曝气生物滤池中生物膜的特性

6.2.1生物膜的形态结构特征

6.2.2生物量与生物膜活性

6.2.3生物膜中生物相构成及群落演替规律

6.3 A段曝气生物滤池有机物去除动力学模型研究

6.3.1 A段曝气生物滤池有机物去除动力学模型推导

6.3.2 A段曝气生物滤池模型常数的确定

6.3.3 A段曝气生物滤池模型常数的讨论

6.3.4 A段曝气生物滤池模型的验证

6.3.5 A段曝气生物滤池模型的应用条件及预期指导作用

6.4本章小结

第7章曝气生物滤池的反冲洗

7.1曝气生物滤池的反冲洗方式及反冲洗条件

7.1.1单级曝气生物滤池的反冲洗

7.1.2连续流两段曝气生物滤池的反冲洗

7.2曝气生物滤池反冲洗后对净化效能的影响

7.2.1单级曝气生物滤池处理氨氮废水阶段

7.2.2连续流两段曝气生物滤池处理生活污水阶段

7.3本章小结

第8章两段BAF脱氮经济核算

8.1反应器运行参数与术语说明

8.1.1反应器运行参数

8.1.2术语说明

8.2 B段反应器内需氧量核算

8.2.1理论需氧量

8.2.2实际需氧量核算

8.3反硝化过程中所需碳源量核算

8.3.1理论上所需碳源量

8.3.2实际所需碳源量的核算

8.4反应器生物膜产量的核算

8.5反应器容积的核算

8.6本章小结

结论

参考文献

附录实验中所用培养基

附录B实验中所用指示剂

攻读博士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明及使用授权书

致谢

个人简历