化学生物絮凝—悬浮填料床处理城市污水试验及机理研究

摘要

针对传统的城市污水二级处理工艺存在基建投资大、运行费用高、磷去除效果差的缺点，本研究在中试装置规模上，研制采用化学生物絮凝—悬浮填料床工艺处理上海市低浓度城市污水，对该工艺的运行条件和工艺参数进行了详细的研究；结合烧杯试验，对化学生物絮凝工艺中回流污泥的絮凝性能进行了分析；采用粒度分析、分子量分级和分子生物学手段，并与初沉池、化学强化一级工艺和传统活性污泥法进行对比，对化学生物絮凝工艺的絮凝机理进行了探讨。 分析了化学生物絮凝—悬浮填料床工艺的启动过程，优化了工艺运行参数，结果表明：①化学生物絮凝工艺启动迅速，初期适量接种污泥，5d后即可稳定运行；水温20℃以上时，悬浮填料床自然挂膜时间约25d。②经优化的工艺运行参数如下：化学生物絮凝工艺HRT35min，PAFC投加量70mg/L，污泥回流比33％，各廊道曝气量分别为6.0m3/h、3.5m3/h、0.8m3/h(气水比分别为3.0、1.8、0.4)；悬浮填料床填料填充比50％，HRT2.7h，气水比2.0：1。在上述工艺条件下，化学生物絮凝工艺对CODCr、TP和SS的去除率分别达到61.6％、70.9％和76.3％，其容积负荷分别为3.85kg/m3·d、0.097kg/m3·d和2.50kg/m3·d；悬浮填料床对CODCr、TP和氨氮的去除率分别为42.1％、31.4％和49.7％，氨氮硝化效果较好，其容积负荷为0.058kgNH4+/m3·d，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。③由于生物作用，化学生物絮凝工艺可以取消化学助凝剂PAM的投加，节省约30％的药剂费用；在相同PAFC投加量下，化学生物絮凝工艺对各项污染物的去除效果均显著优于传统的化学强化一级工艺，剩余污泥产量比后者减少10～15％。④冬季低温条件下，化学生物絮凝—悬浮填料床工艺仍实现了较高的污染物去除效果。⑤与传统二级生物处理工艺相比，化学生物絮凝—悬浮填料床工艺具有处理时间短、基建投资省、除磷能力强、动力能耗低的优点。 化学生物絮凝工艺中回流污泥的絮凝性能研究结果表明：①单纯的化学污泥回流并不能提高化学强化一级工艺的污染物处理效果，化学生物絮凝工艺是一种化学作用和生物作用深度集成的污水处理新工艺。②化学絮凝剂可以一定程度上影响反应池内的微生物种群结构，工艺运行稳定时，化学生物絮凝反应池内微生物数量较多而且形成了适合工艺特点的优势微生物群落。③化学生物絮凝工艺中的污泥胞外聚合物含量达到145.89mg/gVSS，微生物活性较高，絮凝能力较强。 颗粒物粒度分布及去除结果表明：①由于生物絮凝作用，与化学强化一级工艺相比，化学生物絮凝工艺中小粒径颗粒物的絮凝反应速度较快，解体后的絮体可以再次良好地凝聚成大粒径絮体。②进水、初沉池出水、化学强化一级工艺出水、二级生物处理工艺出水和化学生物絮凝工艺出水中的颗粒物分别分布在0.4～340μm、0.4～260μm、0.4～112.6μm、0.4～74.52μm和0.4～3.0μm，平均粒径分别为29.96μm、25.14μm、12.19μm、10.38μm和0.819μm，由于化学和生物的协同絮凝作用，化学生物絮凝工艺对小粒径颗粒物的去除效果最优。③化学生物絮凝工艺对重金属的去除效果优于化学强化一级工艺，其对Cr、Cu、Sn、Ag、Pb、Zn和Ba的去除率分别达到99.4％、98.6％、84.0％、97.8％、88.5％、85.1％和75.1％，对这些重金属的去除无选择性，这可能与该工艺对小粒径颗粒物的高效去除有关。 溶解性有机物分子量分级及去除结果表明：①化学生物絮凝对溶解性有机物的去除是通过化学和生物作用共同实现的，由于存在生物作用，化学生物絮凝工艺对溶解性有机物的去除效果优于化学强化一级工艺，溶解性TOC去除率达到45.9％。②由于化学生物絮凝反应池水力停留时间较短，微生物再生水平较低，其生物降解能力较弱，对溶解性有机物的去除主要表现为生物吸附作用，对分子量小于2ku的溶解性有机物去除不明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 前言

第2章 试验水质及中试工艺简介

第3章 化学生物絮凝工艺中试结果及分析

3.1化学生物絮凝工艺启动试验

3.2化学生物絮凝工艺优化研究

3.2.1絮凝剂PAFC投加量的优化

3.2.2生物助凝作用

3.2.3曝气搅拌强度的优化

3.2.4污泥回流比的优化

3.2.5取消快速混合池的运行优化

3.2.6工艺优化小节

3.3其它因素对化学生物絮凝效果的影响分析

3.4剩余污泥产量分析

3.5中试小结

第4章 悬浮填料床中试结果及分析

第5章 化学生物絮凝工艺的回流污泥絮凝性能研究

第6章 化学生物絮凝工艺颗粒物去除及分析

第7章 化学生物絮凝工艺溶解性有机物去除及分析

第8章 结论与建议

参考文献

在读博士期间发表论文

致谢