BAF/石英砂过滤一体化设备处理黑臭水体的试验研究

摘要

我国黑臭水体治理已经进入关键时期。本文将曝气生物滤池和石英砂过滤结合在同一个反应器中，研发了BAF/石英砂过滤一体化设备，用于黑臭水体的循环处理或旁站处理。本文探究了反应器的挂膜启动，分别以实际生活污水和模拟黑臭水体为进水水质，考察了反应器在不同进水水质条件下的运行参数、沿程去污性能以及污染物去除效果，建立了各污染物去除的动力学模型，并验证了BAF/石英砂过滤一体化设备在岳阳市王家河黑臭水体治理工程中的应用效果。　　BAF/石英砂过滤的挂膜试验表明，采用自然挂膜法进行挂膜，历时22天，COD和NH3-N的去除率分别稳定在75%和80%以上，标志着系统挂膜成功。　　本试验研究了气水比、水力负荷以及不同水质条件对BAF/石英砂过滤一体化设备污染物去除效果的影响，结果表明：处理生活污水时的最佳气水比和水力负荷分别为1:1和1.28m3/(m2/h)，在此条件下，反应器对COD、NH3-N、总氮和浊度的平均去除率分别为72.78%、53%、50.26%、93%；处理模拟黑臭水体的最佳气水比和水力负荷分别为0.5:1和2.56m3/(m2/h)，在此条件下，反应器对COD、NH3-N、总氮和浊度的平均去除率分别为65.09%、75.70%、89.42%和50.84%。将两种水质在同样的水力负荷和其最佳的气水比条件进行对比，可知，水力负荷从0.64m3/(m2/h)增大到2.56m3/(m2/h)，反应器处理模拟黑臭水体和生活污水的反冲洗周期均逐渐缩短，但是处理黑臭水体比处理生活污水的反冲洗周期分别延长了6、5、3和1天。　　根据反应器的沿程去污试验结果分析，在曝气生物滤池段，COD和氨氮浓度明显降低，在石英砂过滤段，氨氮浓度基本不变，COD和总氮的浓度略有降低，浊度基本上呈均匀下降趋势。　　岳阳市王家河黑臭水体循环水处理系统，BAF/石英砂过滤一体化设备对COD、NH3-N、总氮以及浊度的平均去除率分别为80%、92%、42%和94%，氧化还原电位(ORP)从15~34mv升高至63~101mv。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 黑臭水体

1.2.1 黑臭水体的成因

1.2.2 我国黑臭水体污染现状

1.2.3 黑臭水体处理技术

1.3 曝气生物滤池技术

1.3.1 曝气生物滤池工艺原理及特点

1.3.2 曝气生物滤池组合工艺研究现状

1.3.3 曝气生物滤池应用领域研究现状

1.4 石英砂过滤技术

1.5 一体化设备技术

1.6 课题研究目的及意义

1.7 课题研究的内容及技术路线

1.7.1 课题研究内容

1.7.2 课题研究技术路线

第2章 试验装置的设计与启动

2.1 试验装置及工艺流程

2.2 试验用水

2.2.1 生活污水水质

2.2.2 黑臭水体水质

2.2.3 王家河工程实际运行水质

2.3 试验检测主要药品、仪器设备与检测方法

2.3.1 试验仪器设备

2.3.2 试验检测方法

2.4 试验方案

2.5 试验装置启动

2.5.1 挂膜启动方式

2.5.2 挂膜启动结果讨论

2.6 本章小结

第3章 BAF/石英砂过滤一体化设备处理生活污水

3.1 气水比对一体化设备运行效果的影响

3.1.1 气水比对 COD 去除的影响

3.1.2 气水比对 NH3-N 去除的影响

3.1.3 气水比对 TN 去除的影响

3.1.4 气水比对浊度去除的影响

3.2 水力负荷对一体化设备运行效果的影响

3.2.1 水力负荷对 COD 去除的影响

3.2.2 水力负荷对 NH3-N 去除的影响

3.2.3 水力负荷对 TN 去除的影响

3.2.4 水力负荷对浊度去除的影响

3.3 本章小结

第4章 BAF/石英砂过滤一体化设备处理黑臭水体

4.1 气水比对一体化设备运行效果的影响

4.1.1 气水比对 COD 去除的影响

4.1.2 气水比对 NH3-N 去除的影响

4.1.3 气水比对 TN 去除的影响

4.1.4 气水比对浊度去除的影响

4.2 水力负荷对一体化设备运行效果的影响

4.2.1 水力负荷对 COD 去除的影响

4.2.2 水力负荷对 NH3-N 去除的影响

4.2.3 水力负荷对 TN 去除的影响

4.2.4 水力负荷对浊度去除的影响

4.3 反应器沿程污染物去除规律分析

4.4 不同水质对反应器去除率的影响

4.4.1 不同水质对 COD 去除率的影响

4.4.2 不同水质对 NH3-N 去除率的影响

4.4.3 不同水质对 TN 去除率的影响

4.4.4 不同水质对浊度去除率的影响

4.4.5 不同水质对反冲洗周期的影响

4.5 本章小结

第5章 BAF/石英砂过滤一体化设备去除污染物动力学研究

5.1 有机物去除动力学模型

5.1.1 有机物去除模型的推导和建立

5.1.2 有机物去除动力学模型常数的确定

5.2 硝化反应动力学模型

5.2.1 模型的推导和建立

5.2.2 处理生活污水硝化动力学模型常数的确定

5.3 反硝化反应动力学模型

5.3.1 模型的推导和建立

5.3.2 处理生活污水反硝化动力学模型常数的确定

5.4 石英砂过滤动力学研究

5.4.1 过滤理论的研究进展

5.4.2 过滤动力学模型的相关假设

5.4.3 过滤动力学模型的建立

5.4.4 模型的验证

5.5 本章小结

第6章 BAF/石英砂过滤一体化设备用于王家河黑臭水体循环处理

6.1 工程概况

6.1.1 王家河水质情况

6.1.2 王家河采用循环水处理系统的必要性

6.1.3 王家河循环水处理系统简介

6.2 工程实际运行对污染物的去除效果

6.2.1 BAF/石英砂过滤一体化设备对 COD 的去除效果

6.2.2 BAF/石英砂过滤一体化设备对 NH3-N 的去除效果

6.2.3 BAF/石英砂过滤一体化设备对 TN 的去除效果

6.2.4 BAF/石英砂过滤一体化设备对浊度的去除效果

6.2.5 氧化还原电位的变化

6.3 循环水处理系统效益分析

6.3.1 经济效益

6.3.2 社会效益

6.3.3 环境效益

6.4 本章小结

第7章 结论及建议

7.1 结论

7.2 建议

参考文献

附录 A 攻读学位期间发表的学术论文

致谢