城市污水处理厂氧化沟按需曝气控氮新工艺及应用

摘要

我国淡水资源短缺，人均水资源严重不足，同时，人口膨胀和经济发展导致污水排放量的逐年递增。若这些含大量氮、磷以及化学需氧量(COD)的污水进入水体，将会使淡水污染现象更加严重。建设城镇污水处理厂是解决水污染问题的重要途径，然而污水处理是能耗密集型行业，污水厂建设费用和运行费用昂贵，直接影响水污染治理的成效。曝气环节是污水处理中最耗能的阶段，占整个污水厂耗电量的50％以上。本课题采用实验研究与工程应用相结合的方式，研究了污水处理厂氧化沟的按需曝气控氮新工艺，通过按需控制曝气量，改善污水厂出水氨氮难达标的现状，提高污水处理效率并节约污水处理耗电量，降低污水处理厂成本。
　　曝气器的充氧性能关系到整个曝气系统性能的发挥。实验考察和验证了鼓风曝气和机械曝气两种曝气方式的充氧性能，结果表明:机械曝气的充氧能力与氧的利用效率都大大低于鼓风曝气，消耗同等的能量，鼓风曝气方式能够向曝气池提供更多的氧量。在此基础上，对传统曝气控制技术方法、原理等进行分析，提出了基于NH4+-N浓度的曝气控制系统，解决了传统DO控制曝气策略生化池DO浓度波动过大，微生物处理环境差、出水达标率低及能耗过高等缺点。
　　以福建省菜市污水处理厂为例，对两种曝气系统进行装机容量及能耗分析:
　　(1)将二期氧化沟机械曝气系统更换为鼓风曝气系统，基于出水水质和耗电量估算每年可为污水厂节约308万元;(2)对一期鼓风曝气系统采用NH4+-N控制曝气策略，对出水水质、鼓风机节能效果进行分析，计算表明，NH4+-N控制曝气策略大大缩小了曝气池中DO浓度的波动范围，改善了生物处理工艺的性能，并在保证出水水质达标的前提下，月均单耗降低了13.32％。
　　曝气控制策略具有改善生物处理系统性能和防止过曝气、减少曝气量以节约运行成本的双重作用。

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摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与内容

1．2．1 研究目的

1．2．2 研究内容

2 文献综述

2．1 污水处理概况

2．1．1 污水处理技术

2．1．2 污水处理工艺

2．1．3 常见活性污泥法

2．2 曝气池处理效率提升方法

2．2．1 提升曝气设备的供氧效率

2．2．2 实现曝气量的控制

3 曝气系统工艺改进实验验证

3．1 曝气方式对污水处理效率影响的实验验证

3．1．1 实验原理

3．1．2 实验方法

3．1．3 实验数据分析与讨论

3．2 基于按需曝气的曝气控制策略

3．2．1 我国常用曝气控制方法及存在问题

3．2．2 基于NH4+-N浓度的曝气控制系统

3．3 本章小结

4 城镇污水处理厂曝气阶段工艺现状分析

4．1 污水厂概况

4．1．1 处理工艺简介

4．1．2 设计进、出水水质

4．1．3 氧化沟设计参数

4．2 污水处理厂机械曝气系统与鼓风曝气系统对比分析

4．2．1 两种曝气方式装机容量比较

4．2．2 两种曝气方式单位污水处理能耗比较

4．3 污水处理厂曝气量降低潜力分析

4．3．1 与一期鼓风曝气系统比较

4．3．2 与理论需氧量比较

4．4 本章小结

5 污水处理厂按需曝气控氮工艺方案设计与改造

5．1 改进曝气方式

5．1．1 曝气参数及设备

5．1．2 曝气方式改变前后污水处理现状分析

5．2 改进控制曝气策略

5．2．1 曝气控制系统的改进

5．2．2 应用效果分析

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简介及攻读硕士期间学术成果