一体化生化/物化过滤设备处理城市污水及回用的开发研究

摘要

污水资源化是解决城市缺水最有效的途径，回用是实施污水资源化的核心内容，大力发展治污节水的中水回用技术、充分利用来源可靠的污水资源，对解决我国水资源危机，实现水资源可持续利用，具有极其重要的意义。 开发一体化的城市污水处理及回用设备，它既满足小区居民生活杂用水的需求，又克服了必须有市政管网支持这一难题，由于取水距离短，节省了工程投入，更容易实施；同时节约了水资源费、输水费和排污费，其制水成本较低，如果管理维护较为简单，必将大大地降低中水利用的运行管理成本，充分体现中水回用的价格优势，提高社会进行中水利用的积极性，促进中水利用的发展。针对这一背景，本文提出采用以生化和物化为核心技术的一体化设备用于城市污水处理回用。试验以城市污水为处理对象，中试规模，通过对COD、氨氮等水质指标的监测和主要运行参数(上升流速、气水比、冲击负荷等)的优化设置，确定其最佳运行工况及工艺参数。 试验研究的主要结论如下： 1．采用自然挂膜法，连续培养方式分别对聚苯乙烯和悬浮陶粒两种滤料进行考察，发现密度接近于水、机械强度好的悬浮陶粒滤料挤压、变形小，孔隙率稳定，应用于Biostyr效果良好。 2．通过间歇挂膜与连续挂膜的对比试验，考察两种不同挂膜方式下生物膜的增长速率、分布和对污染物的去除率规律，说明Biostyr采取间歇挂膜或连续挂膜方式都能比较好的启动。Biostyr工艺具有启动快速的特点，采用设计流速3m/h进水，气水比为3：1，无需投加接种污泥，9天即可完成挂膜，所形成的生物膜具有耐冲击负荷、适应高强度水力冲刷、生物的固着度好的优点。 3．Biostyr反冲洗经过5h的恢复期后，出水COD和NH<,4><'+>-N浓度分别低于50mg/L和5mg/L，6h后出水基本稳定，反冲洗频率一般为每1～2天1次。 4．生化部分Bisotyr工艺具有良好的抗冲击负荷能力。当COD负荷达5.4kg/(m<'3>·d)时，COD出水浓度仍可维持在50mg/L以下；当NH<,4><'+>-N负荷达1.0kg/(m<'3>·d)时，NH<,4><'+>-N出水浓度仍可维持在5mg/L以下。 5．对于Biostyr工艺设计参数影响程度大小依次为：气水比、上升流速，冲击负荷，并且上升流速越低，气水比越高对城市污水中污染物的去除越有利。COD、NH<,4><'+>-N及综合指标的去除效果最佳的工艺条件是气水比为3：1、上升流速为5m/h，CODcr、NH<,4><'+>-N去除效率分别达到88.9％、89.5％，同时也是最经济的工艺条件。Bisotyr的生物除磷效果不明显，对于TP的去除主要使用化学除磷工艺。满足城镇污水厂一级回用标准(GB18918-2002-级A)设计的工艺条件也可以是气水比为3：1、上升流速为3m/h，CODcr、NH<,4><'+>-N去除效果为87.0％和91.2％。 6．物化部分采用砂滤工艺，用于污水的深度处理是切实可行的，砂滤装置对COD的平均去除率为19％，出水COD浓度稳定在22mg/L左右，对氨氮的去除效果不明显，去除率在10％以下，但出水NH<,4><'+>-N浓度仍小于5mg/L。 7．一体化设备用于城市污水回用是可行的，出水相关指标满足本课题的回用要求，即《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)，同时也满足建设部2000年颁布的《再生水回用于景观水体水质标准》，具有良好的应用前景。 8．采用一体化设备处理城市污水，具有占地面积小、自动运行、高效、价廉、流程短的优点，且管理维护简单，制水成本低于现行自来水水费与排污费之和，具有良好的经济可行性，社会和环境效益显著。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.1.1引言

1.1.2城市污水回用的必要性

1.2城市污水回用技术的现状及进展

1.2.1国内外城市污水回用概况

1.2.2城市污水回用水用途及水质标准

1.2.3城市污水回用程序

1.2.4城市污水回用工艺路线

1.3中水回用设备的研究

1.4选题的目的和意义

1.4.1选题的意义

1.4.2研究的目的

第二章 课题研究内容与方法

2.1研究路线

2.1.1工艺路线选择

2.1.2工艺路线说明

2.2试验设计

2.2.1Biostyr试验装置

2.2.2砂滤装置

2.2.3试验水质

2.2.4分析监测项目方法

2.3研究内容

第三章 Biostyr工艺处理城市污水研究

3.1BAF工艺研究现状

3.1.1BAF工艺概述

3.1.2BAF工艺原理

3.1.3BAF工艺特点

3.1.4BAF工艺影响因素

3.2Biostyr启动研究

3.2.1微生物固定化原理

3.2.2常规启动方式

3.2.3挂膜试验

3.2.4讨论

3.3反冲洗恢复期试验

3.3.1COD跟踪试验

3.3.2NH4+—N跟踪试验

3.3.3小结

3.4Biostyr去除污染物特性研究

3.4.1气水比对Biostyr出水水质的影响

3.4.2上升流速对Biostyr出水水质的影响

3.4.3冲击负荷对Biostyr出水水质的影响

3.5Biostyr最佳工况优化筛选

3.5.1正交试验设计

3.5.2正交试验分析

3.5.3小结

第四章 砂滤工艺处理城市污水回用研究

4.1过滤技术简介

4.2砂滤工艺简介

4.2.1砂滤工艺净化机理

4.2.2砂滤工艺的主要特点

4.3生化/物化一体化试验

4.3.1试验条件

4.3.2砂滤工艺对COD去除效果

4.3.3砂滤工艺对NH4+—N去除效果

4.3.4砂滤装置的反冲洗

4.3.5小结

第五章 一体化设备的自动运行

5.1自动化控制图

5.2自动化控制说明

5.3自动化控制电路图

第六章 一体化设备的经济及效益分析

6.1经济分析

6.2社会效益

6.3环境效益

第七章 结论

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果