催化铁内电解与生物法耦合对胞外聚合物的影响及其生产性试验研究

摘要

催化铁内电解法(CIIE)是一种全新的污水处理技术，可提高生物难降解有机物的可生化性，与生物法耦合使用的应用前景广阔，而胞外聚合物(EPS)在废水的生物处理过程中起着重要作用，因此有必要对耦合反应器中微生物的EPS进行研究，既为该项技术提供理论基础，也是生化研究的前沿。 以催化铁内电解与悬浮填料生物膜法耦合对桃浦工业区污水处理厂混合化工废水进行处理的实验结果表明：耦合反应器对各主要污染因子的去除效果均好于未耦合反应器，COD、色度、PO43--P、TP和TN的去除率分别高出5.8％、20.8％、23.6％、33.6％和29.7％。耦合明显改善微生物的挂膜性能，耦合反应器内的生物膜量比未耦合反应器的高出59.0％，悬浮污泥的沉降性能也得到改善。 催化铁内电解与生物法耦合方式不同，对EPS所产生的影响也不同。催化铁内电解与悬浮填料生物膜法耦合反应器比未耦合反应器内微生物的EPS总量高，耦合与否对EPS中的多糖含量不造成影响，但耦合会造成EPS中蛋白质含量增高，说明该耦合方式对微生物的生理生态具有一定的影响。而铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合对EPS的总量和有机组分基本没有影响，但可将EPS中的磷元素含量减少约十倍；污泥沉降性能的改善主要由铁离子的絮凝作用引起。铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合具有良好的除磷效果。 在桃浦污水厂进行了CIIE生产性试验，所设计的单元化滤料具有很好的实用性，易于制造、吊装和更换，并且通过流态模拟说明这种单元化滤料与上流式流型相配，阻力分布均匀，不造成水流短流，且滤料内有足够的水流紊动以保证界面传质效果和还原反应的顺利进行。CIIE在低溶解氧工况(DO＜0.5mg/L)下运行情况表明：铁对有机物的还原作用较好而混凝作用较弱，色度去除效果较为明显，出水色度均在60以下，表观色度的平均去除率达42％；而COD去除率很低，一般为14％左右，磷酸盐的去除率可达57.0％。出水一般为浅黄色，总铁含量较少。高溶解氧工况(DO5.3～5.9mg/L)，铁对有机物的还原作用较弱而铁离子的混凝作用较强，COD去除率显著提高，平均可达44.0％左右，色度去除效果比低溶解氧工况时略差一些，去除率平均为34％；磷酸盐的去除率高达87.5％。微溶解氧工况(DO0.9～1.4mg/L)，COD去除率较高，可达到54.5％，色度去除效果比以上两种工况都强，出水色度均在30以下，表观色度去除率达到43％，磷酸盐的去除率可达71.2％，是比较理想的工况条件。系统对pH具有较好的缓冲能力。 采用计算流体力学的方法对四槽SBR在不同程序下的流态进行了模拟计算，结果表明依原程序运行确实出现了较严重的短流情况，根据计算结果提出了优化改进措施。在SBR试验装置中进行了依原程序和优化程序运行效果研究，采用优化程序运行可将COD的去除率平均提高19.3％。 悬浮填料附加曝气池的启动和挂膜阶段约需45天，该阶段的气水比控制在5：1～8：1；稳定运行阶段氨氮的去除率平均可达81.6％，总氮的去除率平均可达30.6％，说明池内存在同步硝化反硝化。 生产性试验各处理单元各有不同的任务，组合起来的运行结果表明各污染物浓度均有明显降低，COD、色度、P等去除率可分别达到80％、60％、80％以上，出水NH3-N基本在15mg/L以下，各污染指标能满足达标要求，且对进水pH具有缓冲作用。

目录

文摘

英文文摘

第一篇 催化铁内电解与生物法耦合对胞外聚合物的影响

1绪论

1.1胞外聚合物

1.2铁内电解法的原理及研究进展

1.3铁内电解与生物法耦合的研究

1.4研究目的和内容

2.催化铁内电解与悬浮填料生物膜法耦合效果及其对EPS的影响

2.1悬浮填料生物膜法

2.2实验方法

2.3结果与讨论

2.4小结

3.铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合对EPS的影响

3.1实验方法

3.2结果与讨论

3.3小结

第二篇 催化铁内电解法生产性试验

4.CIIE(催化铁内电解法)生产性试验概述

4.1项目背景

4.2桃浦污水厂污水来源、水量和特性

4.3桃浦工业区污水处理厂现有处理工艺

4.4桃浦工业区污水处理厂的运行现状与分析

4.5改建后的处理工艺

4.6主要研究内容

4.7试验流程

4.8试验装置

4.9分析方法与仪器

5.催化铁内电解池的全模拟试验结果

5.1常规有机碳(COD)的去除

5.2色度的去除

5.3总铁浓度的变化

5.4磷的去除

5.5pH的变化

5.6不同工况下的试验结果比较和分析

5.7催化铁内电解池流态研究

5.8预处理段运行管理中应注意的几个问题

5.9小结

6.四槽SBR的流态模拟和改进优化研究

6.1桃浦工业区污水处理厂的四槽切换SBR

6.2反应器流态分析

6.3四槽式SBR的数值模拟分析

6.4工艺优化

6.5全模拟装置SBR运行效果

6.6小结

7.附加曝气池的全模拟试验结果

7.1附加曝气池的启动和填料挂膜

7.2附加曝气池的硝化反硝化效果研究

7.3维护管理注意事项

7.4小结

8.单元串联全模拟试验结果

8.1启动与运行控制

8.2整体运行效果

8.3小结

9.主要结论

参考文献

致 谢

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