本文選題：農(nóng)村生活污水 + 短程氮磷無機(jī)化反應(yīng)器��； 參考：《東南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：中國是一個農(nóng)業(yè)大國,然而每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水量達(dá)300x10Sm3,受旱面積約2×104km2。近年來,隨著中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高,我國村鎮(zhèn)污水年排放量超過100億噸。農(nóng)村生活污水性質(zhì)比較穩(wěn)定,基本不含重金屬和有毒物質(zhì),可生化性較好,成為潛在的農(nóng)業(yè)灌溉水源。污水中的氮磷等物質(zhì)對水環(huán)境是一種污染物而對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是必須的營養(yǎng)物質(zhì),是一種寶貴的資源。但是,生活污水直接回灌農(nóng)田,由于懸浮顆粒和有機(jī)物濃度過高,從而造成土壤板結(jié)和植物爛根等問題,長期使用會導(dǎo)致土壤的退化。本研究提出了一種從“單純處理”轉(zhuǎn)變到“氮磷資源化利用”的農(nóng)村生活污水治理新思路：污水的治理不是以除磷脫氮為首要目的,相反是盡量保留污水中的氮、磷成分,通過簡單的處理將有機(jī)氮、有機(jī)磷無機(jī)化為易于農(nóng)作物吸收的無機(jī)態(tài)成分,同時降低尾水中有機(jī)物的含量,使其達(dá)到國家《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)的要求,安全回用于農(nóng)田灌溉,解決以往污水灌溉存在的農(nóng)作物爛根、土壤板結(jié)等問題,從而實(shí)現(xiàn)生活污水氮磷的資源化利用和水資源的可持續(xù)利用。本研究提出的農(nóng)村生活污水資源化工藝為“厭氧池+短程好氧生物濾池”,尾水可直接安全灌溉。這種工藝組合,從其氮磷資源化的目的出發(fā),可稱為短程氮磷無機(jī)化反應(yīng)器(short-range nitrogen and phosphorus inorganic reactor,簡稱SNPIR)。開展了近一年的實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果如下所述：1、考察了SNPIR在不同季節(jié)下的氮磷資源化效果及其運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。夏季和秋季,SNPIR的適宜運(yùn)行參數(shù)：厭氧池HRT=4h,短程好氧生物濾池HLR=5.40 m3/(m2·d)。SNPIR出水的氨氮平均濃度分別在45mg/L和55mg/L左右,P043--p平均濃度分別在6.5mg/L和5.6mg/L左右,同時出水COD平均濃度均在60mg/L以下；冬季,SNPIR的適宜運(yùn)行參數(shù)：厭氧池HRT=5h,短程好氧生物濾池HLR=4.20m3/(m2·d)。 SNPIR出水的氨氮平均濃度在88mg/L左右,P043--P平均濃度在7.7mg/L左右,可為后續(xù)資源化利用提供大量的無機(jī)氮肥和磷肥,但是COD平均濃度為163mg/L,無法滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)中COD指標(biāo)的限制要求。在冬季適宜運(yùn)行參數(shù)下,采用1：1回流、增溫至10℃以上、設(shè)置各種保溫措施的方法,可將進(jìn)水COD濃度降低至250mg/L以下,COD去除率提高至75%左右,使出水COD濃度降低到60mg/L以下,此時,出水NH4+-N、P043--p平均濃度分別為70.95mg/L和5.8mg/L。2、推導(dǎo)、建立了不同季節(jié)厭氧池和短程好氧生物濾池的底物降解動力學(xué)模型,指導(dǎo)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、優(yōu)化與控制。夏季、秋季和冬季厭氧池內(nèi)COD降解過程均遵循一級反應(yīng)動力學(xué)；夏季和秋季短程好氧生物濾池內(nèi)COD降解過程遵循一級反應(yīng)動力學(xué),冬季短程好氧生物濾池內(nèi)COD降解過程遵循二級反應(yīng)動力學(xué)。氨氮降解主要針對夏季和秋季的短程好氧生物濾池,濾池內(nèi)氨氮降解過程遵循一級反應(yīng)動力學(xué)。對推導(dǎo)、建立的動力學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證,絕對誤差和相對誤差均較小,能夠在一定誤差范圍內(nèi)很好的預(yù)測出水COD和氨氮濃度。3、對不同季節(jié)單獨(dú)短程好氧生物濾池的運(yùn)行效能進(jìn)行了研究,并與SNPIR工藝的效能進(jìn)行了對比。單獨(dú)短程好氧生物濾池具有較好的氮、磷無機(jī)化效能,但是抗沖擊負(fù)荷能力較小,在較小的水力負(fù)荷下出水COD平均濃度才低于60mg/L。在對短程好氧生物濾池進(jìn)行設(shè)計(jì)時,小的設(shè)計(jì)水力負(fù)荷會增大濾池面積,增加基建費(fèi)用。冬季采取1：1回流、增溫至10℃以上、設(shè)置各種保溫措施的方法,出水COD平均濃度仍高于60mg/L,無法滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)中COD指標(biāo)的限制要求。近一年的運(yùn)行過程中,SNPIR工藝無填料堵塞情況出現(xiàn),而單獨(dú)短程好氧生物濾池工藝反復(fù)出現(xiàn)填料堵塞的情況,因此,SNPIR工藝更加有利于推廣應(yīng)用。
[Abstract]:Chinese is an agricultural country, but the annual agricultural production water reached 300x10Sm3, an area of about 2 x 104km2. in recent years, with the rapid development of Chinese township construction and the improvement of people's living standard, China's rural sewage emissions by more than 100 tons. The nature of rural sewage is relatively stable, basically does not contain heavy metals and toxic the material, good biodegradability, become a potential source of irrigation water. Nitrogen and phosphorus in the sewage material on the water environment is a pollutant and for agricultural production is essential nutrients, is a valuable resource. However, living sewage directly irrigated farmland, due to suspended particles and organic matter concentration is too high. In order to cause soil compaction and plant root problems, long-term use will lead to soil degradation. This study proposes a from the "simple processing" to "nitrogen and phosphorus resource utilization of rural sewage Governance: new method of waste water treatment is not in nitrogen and phosphorus removal as the primary purpose, the opposite is to retain nitrogen, phosphorus content, organic nitrogen through simple processing, organic phosphorus inorganic inorganic components for easy absorption of crops, while reducing the content of organic matter in tail water, to achieve the national standard. The irrigation water quality "(GB5084-2005) requirements, safety to crops used for irrigation, solve the rot existed in previous sewage irrigation, soil compaction and other issues, in order to achieve nitrogen and phosphorus in sewage resource utilization and sustainable use of water resources. Rural sewage recycling process proposed in this study for" anaerobic tank and short aerobic biofilter, tail water irrigation. This process can be directly the security portfolio, starting from the nitrogen and phosphorus resource, can be called short inorganic nitrogen and phosphorus reactor (short-range nitrogen and phosphor Us inorganic reactor, referred to as SNPIR). The experiment study is carried out for nearly a year, the results are as follows: 1. The effects of nitrogen and phosphorus utilization effect of SNPIR in different seasons and the operation parameter adjustment. In summer and autumn, the suitable operating parameters of SNPIR: anaerobic HRT=4h, aerobic biofilter HLR=5.40 short m3/ (M2 - D).SNPIR average concentration of ammonia water respectively in 45mg/L and 55mg/L, the average concentration of P043--p respectively in 6.5mg/L and 5.6mg/L, and the average effluent COD concentration was below 60mg/L; in winter, the appropriate operating parameters of SNPIR: anaerobic HRT=5h, aerobic biofilter (HLR=4.20m3/ - M2 - D) SNPIR water. The average concentration of ammonia nitrogen was about 88mg/L, the average concentration of P043--P is about 7.7mg/L, can provide a large number of inorganic nitrogen and phosphorus utilization of resources for the follow-up, but the average concentration of COD was 163mg/L, can not satisfy the irrigation water quality " Standard > (GB5084-2005) COD index requirements. In winter, the appropriate operating parameters, using 1:1 reflux, over temperature increase to 10 degrees Celsius, setting various heat preservation measures, the influent COD concentration is reduced to below 250mg/L, the removal rate of COD increased to about 75%, the effluent COD concentration decreased to below 60mg/L. At this time, the effluent NH4+-N, P043--p average concentration were 70.95mg/L and 5.8mg/L.2, are established in different seasons substrate degradation kinetic model of anaerobic tank and short aerobic biofilter, guiding the design of the reactor, optimization and control. In summer, COD degradation process of anaerobic pond in autumn and winter were followed first-order reaction kinetics; and summer the degradation process of COD short aerobic biofilter followed first-order reaction kinetics. The degradation process of winter COD short-range aerobic biofilter to follow two kinetics. The degradation rate of ammonia nitrogen mainly in summer and Fall short aerobic biofilter, ammonia degradation process in the filter followed first-order reaction kinetics. The derivation, the dynamics model is validated, the absolute error and relative error is smaller, can in a certain error range is very good prediction of effluent COD and ammonia concentration of.3, the operation efficiency of different seasons alone short aerobic biological the filter was studied, and compared with the SNPIR process. The efficiency of single short aerobic biofilter has good nitrogen, inorganic phosphorus efficiency, but the ability to resist impact load in small, low hydraulic load under the effluent concentration of COD was lower than that of 60mg/L. in the design of the short-range aerobic biofilter, design the hydraulic load small will increase the filter area, increase the cost of construction in winter. Take 1:1 back above the temperature increase to 10 degrees Celsius, setting various insulation measures, the effluent COD concentration was still higher than the average 60mg/L, unable to meet the "standards for irrigation water quality" (GB5084-2005) in the COD index limits. Running nearly a year in the process of SNPIR process without clogging occurs, and separate short aerobic biofilter process repeated filling blocked, therefore, SNPIR technology is more conducive to the promotion and application.

【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X799.3

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本文編號：1755120