天然纤维LS-SBBR工艺强化生物除磷与自养脱氮研究

摘要

污水排放中的氮、磷是造成水体富营养化的主要因素，国内外城镇污水处理厂出水的氮、磷排放标准日趋严格。新型生物膜反应器以其结构简单、污泥产量少、除磷脱氮效果较好等优点，重新成为污水强化生物除磷脱氮处理领域工程应用和研究的热点之一。 论文采用以多孔网状天然纤维丝瓜络(Luffa sponge，LS)为填料的序批式生物膜反应器(SBBR)新工艺(LS-SBBR)进行了城市生活污水和中晚期垃圾渗滤处理的试验研究，对LS-SBBR和分置式重力流膜生物反应器(GS-MBR)生活污水处理中反硝化除磷作用进行了比较，并详细考察了LS-SBBR工艺低碳生活污水处理运行的稳定性以及高氨氮垃圾渗滤液生物膜自养脱氮处理效果及其影响因素。 在LS-SBBR工艺处理低碳生活污水的试验研究中，LS-SBBR挂膜启动迅速，在试验阶段1中COD，NH<,4><'+>-N，TP和TN的处理效率分别达到了71.18％，85.01％，58.19％和64.45％。在随后的阶段Ⅱ中大型后生动物仙女虫在反应器内富集，导致生物膜厚度减少，COD去除率下降至56.11％，出水中有明显的TP、TN释放，其释放率分别达到了92.92％和33.45％，但对硝化过程没有不良影响，NH<,4><'+>-N的去除率由阶段Ⅰ的85.01％上升至95.56％。在阶段Ⅲ中，通过有效控制仙女虫数量，LS-SBBR反应器恢复处理效果。天然纤维LS在污水生物处理中，其本身N、P等营养元素分别由0.3646％和0.0646％下降至0.0378％和0.0238％：试验结果表明LS填料中N、P等物质的释放对生物处理出水没有不良影响。 在LS-SBBR与GS-MBR均采用A<'2>O方式运行处理污水时，均实现了反硝化除磷作用；处理出水均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中一级A标准；LS-SBBR工艺缺氧段反硝化吸磷量为好氧段吸磷量的39.97％，而GS-MBR工艺为7.12％；GS-MBR工艺缺氧吸磷率较弱的原因是MBR缺氧段缺乏储能物质PHB，致其吸磷和合成聚磷的能力减弱而造成。 在LS-SBBR工艺处理城市中晚期垃圾渗滤液的试验研究中，采用联合混凝与两级LS-SBBR工艺组合，两级LS-SBBR中均出现了生物膜内好氧亚硝化．厌氧氨氧化脱氮(CANON)现象。试验结果表明：当一级LS-SBBR进水NH<,4><'+>-N负荷为0.104kgNH<,4><'+>-N/(m<'3>·d)，温度在30℃以上，DO为1.29mg/L，游离氨浓度为7.2mg/L时，生物膜内好氧亚硝化．厌氧氨氧化脱氮效果明显，此时反应器内NO<,2><'->-N积累率为48.90％；当一级LS-SBBR进水NH<,4><'+>-N负荷平均为0.229kgNH<,4><'+>-N/(m<'3>·d)时，两级LS-SBBRCOD平均去除率为64.04％，NH<,4><'+>-N去除率可逐步提高至72.45％。

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文摘

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论文说明:图表目录

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第1章绪论

1.1研究背景

1.2文献综述

1.2.1生物膜载体填料的研究与应用进展

1.2.2植物丝瓜络天然纤维材料在水处理中的研究进展

1.2.3序批式生物膜工艺在污水处理中研究进展

1.2.4强化生物除磷工艺研究进展

1.2.5生物膜一体化自养脱氮工艺研究进展

1.3研究目的

1.4研究路线与技术创新点

1.4.1研究路线

1.4.2技术创新点

第2章天然纤维LS填料SBBR工艺处理城市污水试验研究

2.1材料与装置

2.1.1天然纤维LS填料序批式生物膜反应器

2.1.2SBBR运行方式与进水水质

2.1.3测试仪器与方法

2.2结果与讨论

2.2.1SBBR挂膜

2.2.2天然纤维LS填料SBBR反应器污水处理效果

2.2.3COD和NH4+-N处理效果

2.2.4TP和TN处理效果

2.2.5SBBR反应器处理污水污染物降解动力学分析

2.2.6SBBR反应器处理污水徽生物增长动力学分析

2.2.7寡毛类蠕虫生长对SBBR处理效果的影响

2.2.8天然纤维LS填料性能变化研究

2.3结论

第3章LS-SBBR与GS-MBR强化生物脱氮除磷的比较研究

3.1材料与方法

3.1.1试验材料及装置

3.1.2生活污水性质及测试方法

3.1.3试验运行方式

3.2结果与讨论

3.2.1两种工艺生活污水处理效果比较

3.2.2总磷(TP)与总氮(TN)的去除效果比较

3.2.2COD和NH4+-N去除效果比较

3.2.3MBR膜通量与膜污染

3.2.4污染物降解动力学分析比较

3.3结论

第4章 一体化SBBR自养生物脱氮工艺处理中晚期垃圾渗滤液的试验研究

4.1材料与方法

4.1.1试验装置及运行方式

4.1.2渗滤液水质指标

4.1.3测试仪器及方法

4.2结果与讨论

4.2.1无混凝预处理条件下高氨氮负荷对硝化过程的抑制

4.2.2启动阶段垃圾渗滤液处理效果与分析

4.2.3稳定运行期间生物膜自养脱氮及影响因素对比分析

4.3结论

第5章结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及申请专利目录