脉冲生物滤池工艺优化与装备开发研究

摘要

我国农村生活污水处理技术发展起步较晚，污水处理设施的技术和管理水平还比较落后，缺乏专业人员进行管理及维护，建成的设施难以正常发挥其功效。本文以实现农村污水处理设施的标准化建设为目标，在已有研究和应用成果的基础上，通过工艺参数优化开发适用于农村生活污水处理的标准化脉冲生物滤池设备，并编制设备的制造标准、运行维护规程。
　　本文选用聚丙烯板材构建3座拼装式脉冲生物滤池，分别选取生物陶粒和建筑陶粒作为滤料，采用实际生活污水，考察滤料粒径、滤料种类、布水时间、布水周期、水力负荷以及回流比等参数对生活污水处理效果的影响，优化工艺参数，确定脉冲生物滤池适宜的结构和操作参数。主要结论如下:
　　布水时间、布水周期和水力负荷对滤池运行效果有影响。当布水时间和布水周期缩短时，COD、氨氮和TN的去除率逐渐下降。布水时间为3.5～4.5min、布水周期为20～25min时，污染物去除效果较好;随水力负荷的增加，COD、氨氮的去除率逐渐上升，但增加到一定值时，出现下降趋势，当水力负荷为6～7.2 m3/(m2·d)时，取得较好的污染物去除效果。滤池有较好的硝化能力和充氧性能，氨氮在滤池中沿程逐渐去除。正交试验结果表明，滤池运行条件最优组合为:水力负荷选取6.6m3/(m2·d)，布水周期20min，选取布水时间选取4min，回流比选取1∶2～2.5。
　　当脉冲生物滤池布水时间设定为3.5～4min，布水周期为20min，布水负荷控制在6～7.2m3/(m2·d)，回流比为1∶2～2.5，系统稳定运行后，装填粒径为(o)4～6mm的生物陶粒滤料的滤池出水COD、TN、NH4+-N和TP的平均浓度为31.00±4.37、8.76±1.27、0.52±0.23、1.40±0.19mg/L，平均去除率分别达到85.86±1.72％、58.71±3.88％、96.90±1.29％、48.03±6.52％;装填粒径(o)4～6mm建筑陶粒滤料的滤池出水COD、TN、NH4+-N和TP的平均浓度为35.58±5.90、11.34±0.62、0.48±0.11、1.91±0.24 mg/L，平均去除率分别达到85.37±1.32％、57.34±2.02％、97.83±0.55％、24.55±13.21％;装填粒径(o)5～12mm建筑陶粒滤料的滤池出水COD、TN、NH4+-N和TP的平均浓度为45.51±4.05、9.77±0.69、0.69±0.20、2.25±0.08 mg/L，平均去除率分别达到79.18±1.96％、53.80±1.61％、96.04±0.82％、20.93±14.40％。建筑滤料粒径为(o)4～6mm时运行效果好于粒径为(o)5～12mm时的运行效果。陶粒滤料和建筑滤料粒径同为(o)4～6mm时，组合工艺运行处理效果相近。
　　基于优化运行的结果，提出拼装式脉冲生物滤池结构，将脉冲生物滤池划分设备壳体、承托层、生物填料、布水系统、进、排气系统、回流系统、控制系统、进出水管路等单元;设计标准化脉冲生物滤池，提出制造标准和模块单元现场快速拼装程序，编制设备维护规程，实现脉冲生物滤池的设备化。
　　脉冲生物滤池可有效用于农村污水的处理，采用规格化、标准化的脉冲生物滤池装置，进行规范的运行维护，对于农村生活污染控制与水环境质量改善具有重要意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 我国农村生活污水污染现状

1．1．2 农村生活污水处理现状及存在问题

1．2 农村生活污水处理技术进展

1．2．1 生物处理技术

1．2．2 生态处理技术

1．2．3 物化处理技术

1．3 污水处理设备发展状况

1．3．1 国内外污水处理设备发展状况

1．3．2 一体化污水处理设备

1．4 脉冲生物滤池的工作原理与工艺特征

1．4．1 脉冲生物滤池概述

1．4．2 脉冲生物滤池降解有机物原理

1．4．3 脉冲生物滤池脱氮途径

1．4．4 脉冲生物滤池运行影响因素

1．5 研究的目的、意义及内容

1．5．1 研究目的及意义

1．5．2 研究内容

第二章 试验装置与分析方法

2．1 脉冲生物滤池的结构优化

2．2 工艺流程及试验装置

2．3 实验主要设备及分析仪器

2．4 实验水质与测试分析方法

第三章 脉冲生物滤池工艺参数优化研究

3．1 脉冲生物滤池启动

3．2 脉冲生物滤池运行参数优化

3．2．1 脉冲生物滤池布水时间的确定

3．3．2 脉冲生物滤池布水周期的确定

3．3．3 水力负荷对脉冲生物滤池运行效果影响

3．3．4 脉冲生物滤池沿程硝化效果研究

3．3．5 正交试验分析

3．3 本章小结

第四章 缺氧池／脉冲生物滤池运行效果研究

4．1 回流比对缺氧池／脉冲生物滤池运行效果影响

4．2 缺氧池／脉冲生物滤池对生活污水的处理效果

4．3 本章小结

第五章 拼装式脉冲生物滤池制造标准

5．1 标准范围

5．2 规范性引用文件

5．3 分类与命名

5．3．1 产品分类

5．3．2 产品命名

5．4 产品结构、设计参数及拼装方法

5．4．1 基本构成

5．4．2 工艺参数

5．4．3 脉冲生物滤池拼装方法

5．4．4 配套设备

5．5 制造与安装要求

5．5．1 应用条件

5．5．2 原材料要求

5．5．3 外观

5．5．4 设计及安装要求

5．5．5 自动控制、电气安全

5．6 调试

5．6．1 布水试验

5．6．2 动作试验

5．6．3 运行噪音

5．7 验收

5．7．1 目测检验

5．7．2 设备制作工艺、安装检测

5．8 日常运行和维护

5．9 检验规则

5．9．1 检验条件

5．9．2 出厂检验

5．9．3 型式检验

5．10 标志、标牌

第六章 拼装式脉冲生物滤池运行维护规程

6．1 脉冲生物滤池的安装

6．1．1 施工概要

6．1．2 脉冲生物滤池的安装

6．2 脉冲生物滤池的定期维护

6．2．1 脉冲生物滤池池顶集水箱清理

6．2．2 滤料清洗与更换

6．2．3 池底集水区域沉积物清理

6．2．4 布水器的清理

6．2．5 水泵堵塞

6．2．6 污水提升泵维护

6．2．7 排水管道

6．2．8 电路检修

6．2．9 池体检修

6．2．10 冬季保暖

6．2．11 基础检查

6．3 脉冲生物滤池的进出水水质

6．4 脉冲生物滤池的电路控制系统

6．5 脉冲生物滤池的初期运行调试

6．6 资料保存管理

6．7 脉冲生物滤池设备的运行维护管理体制

第七章 污水处理示范工程设计

7．1 工程概述

7．2 设计依据

7．3 设计规模、水质及处理要求

7．3．1 设计规模

7．3．2 处理要求

7．3．3 处理站选址

7．4 排水体制、污水收集及管网

7．4．1 排水体制

7．4．2 污水收集

7．4．3 管网

7．5 污水处理方案设计

7．5．1 工艺设计原则

7．5．2 处理工艺设计

7．6 主要处理工艺计算

7．6．1 格栅

7．6．2 缺氧池

7．6．3 脉冲生物滤池

7．6．4 人工湿地

7．6．5 三角堰

7．6．6 污泥产生与处理处置

7．7 电气设计

7．8 工程投资、运行成本分析及比较

7．8．1 工程投资估算

7．8．2 技术经济分析

7．8．3 主要技术经济指标

7．9 维护管理说明

7．9．1 运行管理方案

7．9．2 污水处理系统的日常运行维保

7．9．3 资料管理

7．9．4 运行维护管理费用来源

7．10 附录

第八章 结论与展望

8．1 小结

8．2 问题及建议

致谢

在校期间发表论文情况

参考文献

附录