【摘要】：好氧顆粒污泥是目前國內(nèi)外具有廣闊發(fā)展前景的一種新型污、廢水生物處理技術(shù)。大量研究表明,由于好氧顆粒污泥兼具活性污泥法和生物膜法兩種好氧生物處理技術(shù)的雙重優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)還具有部分缺氧、厭氧生物處理的功能。因而在生物量、氧利用率以及處理效果等方面顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性。但目前國內(nèi)對所采用的研究路線顯示好氧顆粒污泥生物處理技術(shù)也存在嚴(yán)重的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與管理各方面的問題。主要表現(xiàn)在好氧顆粒污泥形成困難,啟動(dòng)周期長,需提供高剪切力及高氣水比,使得處理動(dòng)能增加,經(jīng)濟(jì)性能較差等問題。上述問題導(dǎo)致好氧顆粒污泥無法有效實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。鑒于以上原因,本文研究設(shè)計(jì)了一套連續(xù)流組合式矩形結(jié)構(gòu)的好氧顆粒污泥實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?模型尺寸為:L×B×H=2000mm×1000mm×250mm。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀蓛刹糠纸M成:好氧顆粒污泥凝聚中心形成區(qū)和好氧顆粒污泥形成及處理區(qū)。在該模型的凝聚中心形成區(qū)增設(shè)網(wǎng)繩反應(yīng)器作為好氧顆粒污泥快速啟動(dòng)促進(jìn)器。主要研究網(wǎng)繩反應(yīng)器在不同水力控制參數(shù)下對好氧顆粒污泥快速啟動(dòng)的影響。運(yùn)用Gambit軟件按模型實(shí)際尺寸建立三維模型,基于Fluent軟件,分別在水單相及氣-液兩相條件下,采用RNG k-?模型和氣-液兩相流雙流體模型進(jìn)行數(shù)值模擬。研究不同幾何參數(shù)和水力參數(shù)的變化,分析數(shù)據(jù)得到適宜好氧顆粒污泥快速啟動(dòng)所需的最佳水力控制條件;再運(yùn)用粒子速度場儀(PIV)示蹤技術(shù),將最佳水力控制條件的數(shù)值模擬結(jié)果與PIV實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比分析,確認(rèn)數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性。將該最佳水力控制條件應(yīng)用于實(shí)際模型中進(jìn)行微生物實(shí)驗(yàn),分別在四種不同材質(zhì)(棉綸、尼龍6、PE、尼龍66)的網(wǎng)繩下進(jìn)行好氧顆粒污泥快速啟動(dòng)實(shí)驗(yàn),從污泥形成時(shí)間、污泥穩(wěn)定性、污泥形成過程選出最適宜的網(wǎng)繩材質(zhì)。該微生物模型穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),檢測COD_(cr)、BOD、SS、TN、TP、氨氮和色度的去除率,是否滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B標(biāo)準(zhǔn)。以期達(dá)到好氧顆粒污泥快速啟動(dòng)的目的,為其在實(shí)際工程化應(yīng)用及合理設(shè)計(jì)中提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。主要研究結(jié)論歸納如下:(1)數(shù)值模擬及PIV驗(yàn)證(1)幾何參數(shù)為網(wǎng)孔尺寸1.0cm~2、網(wǎng)繩直徑4mm、網(wǎng)板間距290mm時(shí),水流繞過網(wǎng)繩流動(dòng)時(shí),在網(wǎng)繩后端區(qū)域形成了卡門渦街。水流流經(jīng)每個(gè)網(wǎng)板后均能發(fā)生渦旋產(chǎn)生和脫落的現(xiàn)象。導(dǎo)致水力剪切力增大,這種水力環(huán)境有助于絮狀污泥的附著;有助于游離的絮狀生物膜相互碰撞形成初生的顆粒污泥;有助于初生顆粒污泥能夠利用連續(xù)高水力剪切力順利到達(dá)顆粒污泥形成區(qū)。(2)水力參數(shù)為進(jìn)口流量80L/h、氣水比8:1時(shí),渦街在微氣泡的作用下,不僅增加了絮狀污泥的碰撞凝聚幾率,也為顆粒污泥的塑形提供了所需的高水力剪切力,從而進(jìn)一步有效地促進(jìn)了好氧顆粒污泥的快速啟動(dòng)。(3)通過對比在同一流量、同一網(wǎng)孔尺寸、同一網(wǎng)繩直徑、同一網(wǎng)板間距、同一氣水比條件下模擬與PIV二者產(chǎn)生漩渦的結(jié)果。分析可得二者圖像及速度矢量值吻合度高達(dá)95%以上,這充分驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)模擬所得到的最佳水力控制條件是準(zhǔn)確且可行的。(2)網(wǎng)繩反應(yīng)器微生物實(shí)驗(yàn)(1)通過對棉綸、PE、尼龍66和尼龍6材質(zhì)的四種網(wǎng)繩進(jìn)行粒徑分布對比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:尼龍6材質(zhì)下,系統(tǒng)中好氧顆粒污泥粒徑的分布符合正態(tài)分布規(guī)律,這說明尼龍6網(wǎng)繩反應(yīng)器中的好氧顆粒污泥系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。(2)好氧顆粒污泥穩(wěn)定后的出水水質(zhì)指標(biāo),即COD_(cr)、BOD、SS、TN、TP、氨氮和色度,全部滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B標(biāo)準(zhǔn),完全達(dá)到好氧顆粒污泥快速啟動(dòng)的目的。
【圖文】：

模型實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置整體圖

模型實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置網(wǎng)板圖
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 聞香蘭;但昭和;;好氧顆粒污泥的連續(xù)化研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2015年11期

2 許相輝;蔣甲利;牛中國;寧繼鵬;劉捷;;圓柱尾流場的Tomo-PIV測量[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2015年05期

3 杜向潤;孫楠;王蒙;;基于PIV測量技術(shù)的變曝氣量下氣液兩相流速度場研究[J];水利學(xué)報(bào);2015年11期

4 王洪臣;;百年活性污泥法的革新方向[J];給水排水;2014年10期

5 王君;徐衛(wèi)光;;往復(fù)式隔板絮凝池的優(yōu)化設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬[J];給水排水;2014年S1期

6 趙霞;陳忠林;沈吉敏;王曉春;趙陽麗;;連續(xù)流生物流化床中好氧顆粒污泥的形成特征[J];中國給水排水;2014年09期

7 余金偉;馮曉鋒;;計(jì)算流體力學(xué)發(fā)展綜述[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2013年06期

8 賈曉鳳;孫長清;買文寧;周軍;田永升;;連續(xù)流態(tài)下好氧顆粒污泥的培養(yǎng)及處理制藥廢水的性能[J];地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào));2013年04期

9 魯文娟;陳希;袁林江;;連續(xù)流傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)中好氧顆粒污泥的培養(yǎng)[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2013年06期

10 牛姝;段百川;張祚黧;劉士峰;張家銘;王聰;周丹丹;;連續(xù)流態(tài)下以城市污水培養(yǎng)好氧顆粒污泥及顆粒特性研究[J];環(huán)境科學(xué);2013年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 傅春;氣液兩相流動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性分析[D];天津大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 冉紹輝;好氧顆粒污泥反應(yīng)器氣液兩相流場特性研究[D];山東大學(xué);2017年

2 王艷麗;網(wǎng)格絮凝池PIV測量及實(shí)驗(yàn)研究[D];蘭州交通大學(xué);2017年

3 楊繼忠;方柱繞流的PIV實(shí)驗(yàn)及數(shù)值研究[D];上海海洋大學(xué);2015年

4 何國建;沉淀池重要結(jié)構(gòu)參數(shù)研究[D];河海大學(xué);2004年

，

本文編號(hào)：2587807