混合水源城镇污水处理厂COD提标工艺应用研究

摘要

根据浙江省“十二五”规划，到2015年，太湖流域、钱塘江流域城镇污水处理设施执行一级A标准。由于浙江省工业经济发达，大部分城镇污水处理厂含有大量工业废水，对于混合水源的城镇污水处理厂在提标任务中面临的首要任务即是COD提标。本研究以浙江省嘉兴市L污水厂一期工程COD提标工艺方案研究为核心，对工艺流程的可行性、工艺参数的选择开展中试试验，并提供工程方案。
　　L污水厂一期工程原设计采用氧化沟为主体的处理工艺，通过对现有处理工艺进出水水质特性研究，表明:污水成分复杂，水质波动大，含有50％左右的工业废水，污水具有一定的可生化性，对活性污泥不具有明显的抑制作用，但难降解COD(CODnb)值达到100mg/L，且80％以上有机物分子量小于2500。出水COD、氨氮、SS、TN、TP等指标均无法达到一级A排放标准，尤其是COD指标面临严峻的提标任务。
　　开展了以倒置A2O+MBR工艺为核心的二级生化处理中试研究，结果表明:当进水为纯工业污水时，MBR在最佳运行条件下出水COD平均为132.2mg/L，远无法达到一级A排放标准。试验表明生活污水所占比例越大，处理效果越佳。根据未来工业污水与生活污水量的实际比例，开展了生活污水/工业污水=1∶1时稳定运行研究，当进水COD浓度平均为372mg/L;出水平均69mg/L;平均去除率达到80.1％，但仍需采用深度处理。通过对MBR混合液特性研究发现:MBR污泥浓度的过高会增加膜清洗频率及曝气能耗，保证定期的化学在线清洗（20～30d左右进行），可保证膜通量的稳定运行。当生活污水成分越多，单位MLVSS中EPS和SMP含量越少，污泥的性状越好。
　　分别开展了以臭氧及活性炭生物滤池为主的深度处理工艺研究。结果表明，臭氧对于含发色基团、具有简单结构的芳香族化合物，可在较短的时间内通过直接反应改变物质的结构形式，但是无法彻底将其矿化。在投加量30mg/L，接触时间1h条件下，MBR出水COD平均值从68mg/L降至48mg/L，COD指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准A标准。臭氧将部分大分子的物质氧化成小分子的物质，经臭氧氧化后，分子量＜730的有机物比例由30％上升到54％。臭氧氧化对分子量＜500的烷烃化合物具有较好的氧化作用，但对于该分子量范围内的含多种取代基的芳香族化合物氧化性较差。活性炭生物滤池在空床停留时间为2.5h时，出水COD指标能达到一级A标准。通过扫描电镜与投射电镜发现，微生物大部分集中于炭颗粒的表面和邻近大孔中，不能进入微孔。
　　根据中试结果，提出了以倒置A2O/MBR+活性炭生物滤池为核心的COD提标工艺流程。根据中试结果，采用臭氧氧化作为深度处理工艺，其直接运行总成本达到0.68元/吨水，因此，改造方案设置臭氧氧化工艺的主体功能以消毒为主，在出水COD出现波动时作为应急投加。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 我国水资源与污染现状

1．1．1 水资源特点

1．1．2 水污染特征及现状

1．2 我国城镇污水处理厂现状及提标改造需求

1．2．1 我国城镇污水处理现状

1．2．2 我国城镇污水处理厂提标改造需求

1．2．3 浙江省城镇污水处理厂提标改造的具体要求

1．3 城镇污水处理厂二级生化工艺的应用现状

1．3．1 常规二级生化处理工艺

1．3．2 膜生物反应器工艺在城镇污水处理厂的应用

1．4 城镇污水处理厂深度处理工艺的应用现状

1．4．1 生物活性炭技术

1．4．2 臭氧氧化深度处理工艺

1．5 研究背景、目的及内容

1．5．1 研究背景及目的

1．5．2 研究内容

1．5．3 技术路线

第2章 浙江L污水处理厂水质特性研究

2．1 实验材料和方法

2．1．1 常规指标测试方法

2．1．2 理化性质测试方法

2．1．3 一期工程处理工艺介绍

2．2 L一期工程污水常规指标特性

2．2．1 进出水COD变化

2．2．2 进出水氨氮变化

2．2．3 进出水SS变化

2．2．4 进出水其他常规指标

2．3 一期工程污水理化性质

2．3．1 可生物降解性

2．3．2 活性污泥抑制性

2．3．3 分子量分布

2．3．4 混凝特性

2．4 主要工艺问题和改造方案

2．4．1 进水水质、水量波动较大

2．4．2 氧化沟运行效果不佳

2．4．3 改造方案

2．5 小结

第3章 MBR二级生化处理工艺运行特性研究

3．1 实验装置和方法

3．1．1 中试工艺流程

3．1．2 反应器设备组成

3．1．3 实验测定项目及分析方法

3．1．4 中试试验阶段安排

3．2 不同进水水源MBR工艺运行特性研究

3．2．1 纯工业污水水源

3．2．2 工业污水与生活污水不同配比

3．3 稳定运行特性研究

3．3．1 COD与氨氮去除效果

3．3．2 TN与有机氮去除效果

3．3．3 TP与有机磷的去除效果

3．3．4 分子量分布

3．3．5 MBR出水可生化性

3．4 MBR膜通量变化与混合液特性

3．4．1 膜通量与膜压差的变化

3．4．2 MBR污泥浓度的变化

3．4．3 MBR活性污泥胞外聚合物和溶解性微生物产物变化

3．5 小结

第4章 臭氧氧化深度处理工艺运行特性研究

4．1 实验装置与方法

4．1．1 小试间歇试验

4．1．2 中试连续试验

4．1．3 试验用水及方法

4．1．4 有机物组分分析方法

4．2 臭氧小试氧化特性

4．2．1 不同氧化时间对COD的去除效果

4．2．2 不同氧化时间对色度的去除效果

4．2．3 不同氧化时间对UV254的去除效果

4．3 臭氧中试氧化效果

4．3．1 臭氧参数优化

4．3．2 稳定运行考察

4．3．3 分子量分布

4．3．4 有机物组分分析

4．4 小结

第5章 活性炭生物滤池深度处理工艺运行特性研究

5．1 实验装置和方法

5．2 活性炭生物滤池处理效果

5．2．1 COD与氨氮去除效果

5．2．2 活性炭生物膜特性

5．3 小结

第6章 L污水处理厂一期工程COD提标方案

6．1 设计水量、水质

6．2 改建工艺流程及工艺流程图

6．3 单体设计

6．4 主要构筑物和设备清单

6．5 用电负荷

6．6 工程投资估算

6．7 运行成本

6．7．1 人工费

6．7．2 电耗

6．7．3 药剂费

6．7．4 新增直接运行成本

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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