跌水驱动生物转盘在分散式小型污水处理中的应用

摘要

我国农村水污染问题日益严重，小型分散式农村生活污水处理工艺成为国内外研究热点。针对农村地区污水处理装置脱氮效率不高，好氧装置充氧效果不好的情况，设计出了跌水驱动驱动生物转盘好氧装置，并将其运用到“厌氧-缺氧-跌水驱动生物转盘-人工湿地”生物生态组合工艺中。进行试验研究并得出以下结论:
　　(1)厌氧反应器启动历时42天成功。稳定运行期间，考察了不同水力停留时间(HRT)和不同容积负荷下厌氧反应器对COD去除率的影响。在HRT分别为24h、48h和72h时，COD的平均去除率分别为42.1％、51.1％和58.3％。在HRT为72h时，COD容积负荷从0.15kgCOD/(m3·d)增加到0.25kgCOD/(m3·d)时，COD的去除率从50％下降到43％。厌氧反应器对农村生活污水具有较强的抗冲击负荷能力。
　　(2)考察回流比对缺氧池脱氮效果的影响。当回流比为50％、100％、200％和300％的情况下，总氮的去除率分别为30.0％、54.6％、66.9％和62.7％。
　　(3)在相同跌水高度、相同单宽流量、相同水温的情况下，跌水驱动生物转盘充氧效果明显好于传统跌水充氧方式。在稳定运行期间的溶解氧含量。在流量为20L/h的情况下，第一级生物转盘中的溶解氧在2mg/L以上，二、三级转盘内溶解氧高于3mg/L。考察水力停留时间对COD和氨氮的去除率的影响。在水力停留时间分别为1.25h、1.67h、2.5h和5h的情况下，COD的去除率分别为45.5％、51.1％、62.3％和42.2％。氨氮的去除率分别为77％、88.7％、91.5％和67.0％。
　　(4)水生蔬菜型人工湿地对COD、氮磷等营养元素去除稳定高效。在水力负荷为0.25m3/(m2·d)的情况下，人工湿地COD平均进水浓度为44.8mg/L，出水平均浓度为18.7mg/L，去除率为57.8％。总磷进水平均浓度为3.29mg/L，出水平均浓度为0.41mg/L，去除率为87.1％。总氮进水平均浓度为13.6mg/L，出水平均浓度为7.1mg/L，去除率为49.5％。
　　(5)生物生态组合工艺对COD、总氮、氨氮和总磷有着很好的去除效果。在进水COD、总氮、氨氮和总磷浓度分别为276.1 mg/L、27.8mg/L、27.6mg/L、3.26mg/L时，其平均去除率分别达到了93.1％、76.4％、95.4％和87.2％，平均出水浓度分别为18.7mg/L、6.5mg/L、1.2mg/L和0.41mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A排放标准。
　　试验研究表明，“厌氧-缺氧-跌水驱动生物转盘-人工湿地”生物生态组合工艺来处理农村分散式生活污水，能够取得较好的去除效果。其具有高效、耗能低、易于管理并能利用出水的营养物质产出有经济价值的水生蔬菜，适用于太湖地区农村生活污水处理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 我国水污染现状

1．1．2 太湖流域水污染现状

1．1．3 太湖地区农村水环境综合整治现状

1．1．4 太湖地区农村生活污水治理意义

1．2 分散式污水处理研究现状

1．2．1 国外分散式生活污水处理现状

1．2．2 国内分散式生活污水处理现状

1．3 分散式污水处理工艺发展趋势

1．4 课题的目的和意义

第二章 理论原理及技术基础

2．1 跌水曝气充氧技术

2．1．1 氧传质理论

2．1．2 跌水曝气原理

2．1．3 跌水曝气充氧技术的研究现状

2．2 生物转盘技术

2．2．1 生物转盘工作原理

2．2．2 生物转盘特征

2．2．3 生物转盘工艺的影响因素

2．3 厌氧处理技术

2．3．1 厌氧生物处理基本原理

2．3．2 厌氧生物处理的影响因素

2．3．3 厌氧生物处理工艺及发展

2．4 生物脱氮技术

2．4．1 生物脱氮基本原理

2．4．2 生物脱氦影响因素

2．5 人工湿地技术

2．5．1 人工湿地的构成及作用机理

2．5．2 人工湿地的种类

第三章 试验装置及研究内容

3．1 工艺流程

3．2 试验装置概况

3．2．1 试验装置

3．2．2 试验用水

3．3 研究内容

3．4 实验分析和测定方法

3．4．1 水质指标检测方法

3．4．2 实验设备及分析仪器

第四章 厌氧反应器性能研究

4．1 厌氧反应器的启动

4．1．1 接种污泥

4．1．2 启动过程及步骤

4．1．3 启动过程COD去除率

4．2 COD去除效果

4．2．1 水力停留时间对COD去除的影响

4．2．2 容积负荷对COD去除的影响

4．3 氨氮的去除效果

4．4 本章小结

第五章 缺氧反应器性能研究

5．1 回流比对COD去除效果的影响

5．2 回流比对脱氮效果的影响

5．2．1 不同回流比下氦形态的变化

5．2．2 回流比对总氮去除率的影响

5．3 缺氧池水力停留时间对脱氮效果的影响

5．4 本章小结

第六章 跌水驱动生物转盘性能研究

6．1 传统跌水充氧与跌水驱动生物转盘充氧比较

6．1．1 实验装置及方法

6．1．2 试验结果

6．2 跌水驱动生物转盘选型优化

6．2．1 实验装置及方法

6．2．2 试验结果

6．3 跌水驱动生物转盘转动性能优化

6．4 跌水驱动生物转盘的启动与挂膜

6．4．1 生物转盘盘片的选择

6．4．2 接种污泥及其来源

6．4．3 启动与挂膜

6．5 跌水驱动生物转盘内溶解氧及转速

6．6 跌水驱动生物转盘对有机物的去除

6．6．1 水力停留时间的影响

6．6．2 容积负荷的影响

6．6．3 COD的分级去除效率

6．7 跌水驱动生物转盘对氨氮的去除

6．7．1 水力停留时间的影响

6．7．2 氢氮分级去除效率

6．8 本章小结

第七章 人工湿地工艺性能研究

7．1 人工湿地植物的选择

7．2 人工湿地对有机物的去除效果

7．3 人工湿地氮的去除效果研究

7．4 人工湿地磷的去除效果研究

7．5 本章小结

第八章 生物生态组合工艺的处理效果

8．1 组合工艺对COD的去除率

8．2 组合工艺对总氮的去除率

8．3 组合工艺对氨氮的去除率

8．4 组合工艺对总磷的去除

8．5 本章小结

第九章 结论与建议

9．1 试验结论

9．2 改进与建议

参考文献

致谢

硕士期间研究成果