曝气生物滤池中两种滤料处理性能的比较研究

摘要

曝气生物滤池是20世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型污水处理技术。它是一种固定化生物膜法工艺，通过截留、生物代谢和吸附作用可在一个单元内同时去除有机物、氨氮、和悬浮物。具有处理效率高、占地面积少、易操作管理、无需二沉池和模块法建造等优点。随着BAF系统的快速发展，现已成为常被广泛采用的活性污泥法的一种取代工艺。当今世界上许多污水处理厂都选用BAF来处理二级和三级污水处理或者用于中水回用。为了达到出水水质标准，在BAF设计和操作运行中，选择适当的滤料是关键。作为一种矿物滤料，生物陶粒在中国应用研究较多。作为一种新鲜尝试，我们自行设计一种新的滤料—聚氨酯海绵作为BAF滤料。 本试验在两个相同的BAF装置中，分别应用陶粒滤料与聚氨酯泡海绵滤料处理模拟生活污水，并进行了对比研究，通过试验研究为曝气生物滤池工艺中填料选用提供依据。本文主要研究了以下几个内容：(1)两滤料成功挂膜所需时间差不多，从开始到挂膜成功经历17天。(2)探讨了在不同的水力负荷条件下(5～20L/h)，两反应器中COD和氨氮的浓度及其去除率随高度变化情况。与陶粒相比，聚氨酯填料对COD去除的效能相差不大，但有更高的氨氮去除，这主要归功于它具有更高的比表面积。在两滤池中，COD和氨氮的去除效率随滤层高度的增加而增加，并且大部分COD和氨氮去除都发生在40 cm。(3)探讨了气水比(从2：1～12：1)对两BAF的效能的影响。结果表明：随着气水比的增加，两BAFs对COD和氨氮的去除率提高，但趋势逐渐缓慢，在气水比为10：1时能满足两BAFs对COD和氨氮的去除的要求。在同一个气水比的条件下，聚氨酯滤池的效能要好于生物陶粒滤池。(4)探讨了两BAF的运行特性以及反冲洗对两BAFs的运行效能的影响。结果发现：聚氨酯海绵BAF运行周期是陶粒BAF运行周期的两倍多，反冲洗对两BAFs中COD和氨氮的去除影响较小，在3小时内基本可恢复反冲洗前水平。(5)探讨了曝气生物滤池反应系统降解有机物的反应动力学模式，并给出了各反应器的动力学参数和方程。(6)对两BAFs反应器的填料投资及运行管理费用进行了简单对比，研究表明，陶粒反应器的填料投资及运行管理费用较高，运行管理复杂，反应器的填料投资及运行费用均比陶粒反应器低，运行管理相对容易。总之，作为一种新型填料，聚氨酯海绵适合做曝气生物滤池工艺填料，并有一定的应用前景。

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论文说明：图表目录

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第1章绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2曝气生物滤池的研究现状与进展

1.2.1曝气生物滤池工作原理及特点

1.2.2曝气生物滤池的工艺参数及其主要工艺

1.2.3曝气生物滤池的新工艺

1.2.4应用进展实例

1.2.5曝气生物滤池滤料的要求

1.2.6国内外曝气生物滤池滤料研究现状

1.2.7曝气生物滤池对污染物的去除

1.3曝气生物滤池效能的关键影响因素

1.3.1填料

1.3.2水力停留时间

1.3.3进水底物

1.3.4水温

1.3.5曝气量与进水量体积比

1.3.6反冲洗工艺

1.3.7化学除磷药剂

1.4曝气生物滤池的发展趋势

1.5研究主要内容

第2章实验材料与方法

2.1实验材料

2.1.1实验装置

2.1.2填料主要参数

2.1.3流量计及其参数

2.1.4泵及其参数

2.2实验方法

2.2.1实验准备阶段

2.2.2实验用水的配置

2.2.3实验运行方式

2.3分析项目和方法

2.3.1 COD的测定

2.3.2氨氮的测量

第3章曝气生物滤池中两种滤料性能的比较

3.1启动阶段

3.2比较聚氨酯和陶粒曝气生物滤池随滤层高度的处理效能

3.2.1第一阶段：水力负荷5 L/h

3.2.2第二阶段：水力负荷10 L/h

3.2.3第三阶段：水力负荷15 L/h

3.2.4第四阶段：水力负荷20 L/h

3.2.5综合比较

3.3比较两滤料在不同气水比下去除效果

3.3.1气水比对两BAF去除COD的影响

3.3.2气水比对两BAFs去除氨氮的影响

第4章曝气生物滤池反冲洗试验研究

4.1曝气生物滤池反冲洗的形成

4.2曝气生物滤池反冲洗周期

4.3曝气生物滤池反冲洗方式

4.4曝气生物滤池反冲洗强度

4.5反冲洗对曝气生物滤池处理氨氮的影响

4.6比较两反应器的运行特性

第5章曝气生物滤池处理生活污水动力学的探讨

5.1前言

5.2生物处理数学模型

5.2.1经验模式

5.2.2基本模式

5.3曝气生物滤池反应动力学模式简介

5.3.1 Monod模式

5.3.2 Eckenfelder模式

5.3.3 Grau模式

5.4曝气生物滤池处理废水的反应动力学探讨

5.4.1动力学模型的推导

5.4.2动力学常数的确定

5.5陶粒与聚氨酯填料比较费用

结论

参考文献

致谢

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