發(fā)布時(shí)間：2020-03-19 18:46

【摘要】：分段進(jìn)水脫氮工藝是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者較為關(guān)注的一項(xiàng)新興的污水處理技術(shù)。本研究將生物流化床的理念引入到分段進(jìn)水脫氮工藝中,將分段進(jìn)水工藝與生物膜法相結(jié)合,使該系統(tǒng)具備高效脫氮、節(jié)省內(nèi)回流設(shè)施、無(wú)需外加碳源、提高系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力及增加系統(tǒng)生物量等優(yōu)點(diǎn),并通過(guò)理論分析、試驗(yàn)研究及模型推導(dǎo)等手段,對(duì)流化床分段進(jìn)水工藝的脫氮效能進(jìn)行深入的研究。該工藝所具有的較高的脫氮效能及簡(jiǎn)單靈活的操作方式,使其適宜作為對(duì)原有污水處理廠的提標(biāo)改造及對(duì)脫氮效能有較高要求的新污水處理廠的建造方案。 本研究通過(guò)對(duì)四級(jí)三相式生物流化床分段進(jìn)水工藝的啟動(dòng)及運(yùn)行,得出該工藝具有較好的脫氮效能及對(duì)有機(jī)物的去除能力,并通過(guò)試驗(yàn)證明了在相同進(jìn)水水質(zhì)和運(yùn)行條件下,四級(jí)三相式生物流化床分段進(jìn)水工藝的脫氮效能要高于流化床A/O工藝。在等比例進(jìn)水條件下,改變進(jìn)水碳氮比、水力停留時(shí)間、碳源類型及污泥回流比,系統(tǒng)均表現(xiàn)出較好的脫氮效能,TN去除率最高可達(dá)88.9%,且好氧區(qū)出現(xiàn)了明顯的同步硝化反硝化現(xiàn)象,并從進(jìn)水方式和生物膜結(jié)合的角度分析了該工藝的脫氮機(jī)理。 在考察流量分配對(duì)于系統(tǒng)脫氮效能的影響時(shí),通過(guò)理論推導(dǎo),得出了碳氮比與最佳進(jìn)水分流比的關(guān)系,計(jì)算出當(dāng)碳氮比為4、6、8、10、12時(shí),對(duì)應(yīng)的最佳進(jìn)水分流比分別為0.59、0.88、1.18、1.47和1.76,并且計(jì)算出各最佳進(jìn)水分流比對(duì)應(yīng)的理論脫氮率。從理論和試驗(yàn)角度,分析了采用最佳進(jìn)水分流比在系統(tǒng)脫氮效能上體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了進(jìn)水分流比對(duì)于系統(tǒng)脫氮效能、硝化及反硝化性能的影響。不同進(jìn)水分流比條件下,系統(tǒng)對(duì)于氨氮的去除率均達(dá)到93.4%以上。隨著進(jìn)水分流比的增加,系統(tǒng)所能達(dá)到的總氮去除率也隨之增加,最高可達(dá)92.6%。在不同進(jìn)水分流比條件下,好氧區(qū)硝化速率的變化趨勢(shì)是沿程降低的,且進(jìn)水分流比越大,這種降低的趨勢(shì)越快。在進(jìn)水分流比較低情況下,反硝化反應(yīng)會(huì)受到碳源的影響,在進(jìn)水分流比較高情況下,出水硝酸鹽氮主要來(lái)自于最末段進(jìn)水。因此采用較高的進(jìn)水分流比利于提高系統(tǒng)的脫氮效能。 在四級(jí)三相式生物流化床分段進(jìn)水工藝影響因素的分析中,還考察了缺好氧區(qū)容積比例、污泥回流比、溶解氧濃度及填料填充率這幾種因素。試驗(yàn)結(jié)果表明:在采用最佳進(jìn)水分流比的前提下,盡量擴(kuò)大缺氧區(qū)所占容積可以增強(qiáng)系統(tǒng)反硝化性能,從而提高TN去除率;污泥回流比對(duì)于系統(tǒng)脫氮效能的影響并不顯著,從節(jié)能低碳的角度考慮,50%的回流比較為合適;將好氧區(qū)溶解氧濃度控制在1.5～2.0mg/L,可以在保證脫氮效能的前提下,減弱溶解氧對(duì)反硝化作用的影響;兼顧運(yùn)行效果和填料的一次性投加費(fèi)用,30%的填充率是比較合適的。 采用顯微鏡及掃描電鏡技術(shù),觀察系統(tǒng)啟動(dòng)及正式運(yùn)行階段活性污泥及生物膜的微生物組成和形態(tài)特征,并分析了反應(yīng)器內(nèi)的微生物特性及微生物固定化機(jī)理。四級(jí)三相式生物流化床分段進(jìn)水工藝的生物相較為豐富,該系統(tǒng)表現(xiàn)出較高的生物活性,且污泥產(chǎn)率僅在0.136～0.311kgMLSS/kgCOD之間變化,低于常規(guī)活性污泥法工藝。 最后,以經(jīng)典活性污泥法動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ),對(duì)四級(jí)三相式生物流化床分段進(jìn)水工藝的底物降解動(dòng)力學(xué)、硝化和反硝化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究;并建立了同步硝化反硝化動(dòng)力學(xué)模型;提出并推導(dǎo)了附著微生物停留時(shí)間的表達(dá)式。 綜合以上研究成果,可以將四級(jí)三相式生物流化床分段進(jìn)水工藝運(yùn)用到實(shí)際工程的新建及改造中去,并通過(guò)調(diào)節(jié)各運(yùn)行參數(shù)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳工況,在投入最小的運(yùn)營(yíng)及改造成本條件下,使出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
【圖文】：

1.2.2 傳統(tǒng)生物脫氮工藝與研究現(xiàn)狀1.2.2.1 傳統(tǒng)生物脫氮工藝（1）Barth 三級(jí)活性污泥法 由 Barth 開創(chuàng)的三級(jí)活性污泥法流程，如圖 1-1 所示。

圖 1-2 Ludzack-Ettinger 工藝流程示意圖Fig.1-2 The schematic flow diagram of Ludzack-Ettinger）A/O生物脫氮工藝 1973年Barnard對(duì)原有的Ludzack-Ett，將缺氧池和好氧池完全分離，將二沉池污泥和好氧區(qū)出流到缺氧反應(yīng)器，，工藝流程如圖1-3所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2590568