复合型多级跌水曝气循环式反应器处理模拟农村生活污水试验研究

摘要

农村生活污水已经成为中国水环境污染的主要因素之一。解决农村生活污水污染问题的关键在于处理工艺的选择。因此，探索高效、低能耗、处理效果好和操作管理简便的农村生活污水处理工艺已成为热点课题。针对农村生活污水的特点，研制出一种具有节能降耗的新型污水处理工艺——复合型多级跌水曝气循环式反应器，投加的悬浮填料使反应器内形成了悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，以分解废水中的污染物，并应用跌水曝气技术对反应器进行改造，以降低运行能耗。　　本研究主要从充氧能力和混合流动等方面入手，探讨了复合型多级跌水曝气循环式反应器的性能；改变循环流量和填料投配方式分析不同控制参数对该反应器运行效果的影响；通过关键影响因素正交试验确定反应器的最优工况条件；研究进水水量变化对反应器稳定运行的影响。研究得出如下结果：　　①进行跌水充氧能力试验，测得在跌水堰板样式为三角型堰板和循环流量为1.5m3/h以上时，跌水曝气系统有较好的充氧效果，单位高度每小时充氧能力可以达到0.0147kgO2/h·m。　　②在反应器流态试验中，测得本反应器在整个时间段呈现出75%的完全混合式流态特征，25%的推流式特征。　　③循环流量单因素污水试验表明，在进水流量为0.6m3/d、总HRT为15.28h、SRT为15d、跌水堰板为三角型堰板和污泥回流比为100%时，最佳循环流量为2m3/h。此时，反应器内混合情况良好，缺氧段的DO和ORP测定值范围分别为1mg/L~1.9mg/L和37mV~88mV，出水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为35.89mg/L、4.36mg/L、19.41mg/L和0.74mg/L，均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B标准。　　④填料投配方式单因素污水试验表明，在循环流量为2m3/h、进水流量为0.6m3/d、总HRT为15.28h、SRT为15d、跌水堰板为三角型堰板和污泥回流比为100%时，最佳填料投配方式为一号斜斗至三号斜斗中分别投加10%、15%和20%的填料。此时，缺氧段ORP测定值范围为-19mV~44mV，出水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为36.6mg/L、4.18mg/L、12.86mg/L和0.59mg/L，除TP外，其余均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。　　⑤关键影响因素正交试验表明，当进水COD为400mg/L左右、HRT为12h和SRT为20d时，出水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为23.7mg/L、3.44mg/L、11.53mg/L和0.36mg/L，均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。　　⑥进水水量变化对反应器去除效果的影响试验结果表明，在最优工况条件下，改变进水水量大小，当进水水量较低时，反应器出水污染物的平均浓度均相对较低，进水水量突然升高后，出水污染物的平均浓度随之增加，但随着进水水量的不断变化，反应器污染物的去除效果逐渐稳定，整个试验期间出水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别能控制在29.30mg/L、4.34mg/L、13.79mg/L和0.47mg/L以内，均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。说明复合型多级跌水曝气循环式反应器运行稳定，对水量变化的适应能力较强，适合于处理农村生活污水。

目录

1 绪 论

1.1 课题背景

1.2.1 水质情况和特征

1.2.2 国内外农村生活污水处理研究现状

1.2.3 适合于农村生活污水处理的工艺

1.3.1 曝气氧传质理论

1.3.2 跌水曝气系统的研究现状

1.4 复合型生物反应器概述

1.5.1 研究目的

1.5.2 研究内容

1.5.3 技术路线

2 试验设计、装置和方法

2.1.1 工艺流程

2.1.2 试验装置

2.1.3 设计运行参数

2.2 试验方法

2.3.1 原水水质

2.3.2 水质指标和分析方法

3 清水试验

3.1 试验理论依据

3.1.1 跌水曝气充氧能力试验理论依据

3.1.2 示踪剂试验理论依据

3.2 试验材料

3.2.1 试验设备和仪器

3.2.2 试验试剂

3.3.1 试验方法

3.3.2 试验结果和讨论

3.4.1 试验方法

3.4.2 试验结果和分析

3.5 本章小结

4 不同控制参数对反应器去除效果的影响研究

4.1 试验理论依据

4.1.1 循环比对反应器的影响

4.1.2 填料对反应器的影响

4.2 试验材料

4.2.1 试验设备和仪器

4.2.2 试验试剂

4.3.1 试验方法

4.3.2 试验结果和分析

4.4 循环流量对反应器运行效果的影响

4.4.1 试验方法

4.4.2 试验结果和分析

4.5 不同填料投配比对反应器运行效果的影响

4.5.1 试验方法

4.5.2 试验结果和分析

4.6 本章小结

5 复合型多级跌水曝气循环式反应器的运行效果分析研究

5.1 工况试验

5.1.1 影响因素的选择

5.1.2 试验材料、方法和内容

5.1.3 试验结果和分析

5.2 进水水量变化对反应器去除效果的影响

5.2.1 试验材料、方法和内容

5.2.2 试验结果和分析

5.3 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

附录

A. 读硕士期间发表的论文

B. 学位论文数据集

致谢