針對我國南方城市污水水質(zhì)特征及污水處理工藝存在的問題,從簡易污水處理思想出發(fā),以倒置A2/O及經(jīng)典SBR工藝過程及時空關(guān)系為基礎(chǔ),并在一體化氧化溝固液分離基礎(chǔ)上,創(chuàng)造性的將三相分離器概念引入一體化同步脫氮除磷反應(yīng)器,開發(fā)出新型連續(xù)流一體化生物反應(yīng)器(CIBR)。CIBR通過三相分離器將反應(yīng)區(qū)與沉淀區(qū)有機(jī)結(jié)合在一起,不僅實現(xiàn)了單池連續(xù)流恒水位進(jìn)出水運行、節(jié)省污泥回流能耗,還從構(gòu)造上解決一體化脫氮反應(yīng)器固液分離不徹底等問題,提高了出水穩(wěn)定性。研究表明: (1)CIBR兼性生化模式處理效果受水溫影響較大,當(dāng)水溫低于12℃時,處理效果會明顯下降且污泥流失嚴(yán)重。在低溫條件下采用化學(xué)兼性生化模式,可改善污泥沉降性能,減少污泥流失,但無法改善系統(tǒng)硝化及脫氮效果。當(dāng)水溫偏低或進(jìn)水NH3-N濃度較高時,單獨采用兼性生化模式或化學(xué)輔助兼性生化難以滿足處理要求,需要變換運行模式以提高系統(tǒng)硝化效果及出水穩(wěn)定性。 (2)CIBR間歇曝氣模式最佳工藝參數(shù)為HRT為12h、MLSS為3000mg/L、SRT為15d。CIBR間歇曝氣模式處理效果受到曝氣/攪拌/靜沉?xí)r間、曝氣比、曝氣功率、碳源、污泥負(fù)荷Ns及平均能耗等影響。雖然進(jìn)水COD濃度較低,但由于采用連續(xù)進(jìn)水方式運行,在保證充分的好氧硝化及缺氧反硝化時間條件下,控制各階段合理的時間比例、提高平均能耗有利于獲得較好的同步脫氮除磷效果。CIBR化學(xué)輔助間歇曝氣模式在有機(jī)物去除上未表現(xiàn)出協(xié)同作用,但在脫氮除磷方面表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用,并提高了出水穩(wěn)定性;投加絮凝劑能在一定程度上促進(jìn)了亞硝化反應(yīng),并在一定程度上提高NH3-N去除效果。 (3)通過CIBR間歇曝氣模式三種典型工況條件下氮形態(tài)、MLSS、COD/MLSS、COD/NOX-N及COD、NH3-N、NO3--N、NO2--N、TN、TP等時空分布規(guī)律研究表明,曝氣及攪拌狀態(tài)下反應(yīng)器整體為完全混合狀態(tài),靜沉階段為推流流態(tài);充分的好氧曝氣與缺氧攪拌是高效脫氮的前提與保證;連續(xù)進(jìn)出水不但有利于減少好氧階段有機(jī)物異養(yǎng)菌對硝化自養(yǎng)菌的抑制作用,還可以為缺氧反硝化補(bǔ)充碳源,緩解進(jìn)水C/N偏低對脫氮效果的不利影響;揭示了CIBR間歇曝氣模式在碳源不足情況下獲得高效同步脫氮除磷的理論根據(jù)。 (4)受連續(xù)進(jìn)水影響,CIBR間歇曝氣與SBR脫氮除磷工藝在線參數(shù)變化規(guī)律有一定的區(qū)別,但CIBR間歇曝氣模式有機(jī)物降解及同步脫氮除磷過程可以通過在線DO/ORP/pH曲線及dORP/dt及dpH/dt輔助曲線聯(lián)合進(jìn)行判斷并可獲得三個特征點,即易降解有機(jī)物完成點與硝化反應(yīng)開始點(A點)、硝化反應(yīng)完成點或停止點(B點)及反硝化反應(yīng)完成點與厭氧釋磷開始點(C點)。 (5)多種模式交互過程易出現(xiàn)硝化效果下降、脫氮效率降低、釋磷等現(xiàn)象及出水不穩(wěn)定等問題,采用化學(xué)輔助間歇曝氣模式可以加快系統(tǒng)TP去除效果恢復(fù)速度,但COD、NH3-N及TN去除效果幾天內(nèi)難以恢復(fù)。而采用CIBR間歇曝氣模式變工況運行時,COD、NH3-N、TN及TP去除率平均值依次為76.40%、82.33%、66.24%、及70.18%,系統(tǒng)穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CIBR變模式運行。采用CIBR生物-波形潛流人工濕地生態(tài)處理組合工藝進(jìn)行城市污水處理,根據(jù)季節(jié)性水質(zhì)及生態(tài)單元處理功能變化調(diào)整CIBR生物單元運行工況,以進(jìn)一步提高處理效果及穩(wěn)定性,并降低運行能耗。CIBR生物單元四季分別采用工況II(2-1-1)、工況V(2-0-2)、工況VIII(3-1-2)及工況VII(3-2-1)運行,系統(tǒng)總體出水穩(wěn)定達(dá)到GB18918-2002一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。 (6)為揭示CIBR生物處理工藝節(jié)能原理,建立了CIBR生物處理單元能量衡算黑箱模型和火用平衡分析灰箱模型,對CIBR生物單元用能結(jié)構(gòu)和用能效率進(jìn)行了研究。首次引入了火用分配系數(shù)λ概念,可以根據(jù)污水處理廠污泥處理單元需求靈活調(diào)整工藝運行參數(shù)來調(diào)節(jié)剩余污泥產(chǎn)量與耗散火用之間的比例,以達(dá)到降低總體運行能耗目標(biāo)。在傳統(tǒng)能量評價指標(biāo)基礎(chǔ)上,首次提出了比火用耗概念,節(jié)能的主要目的在于降低比火用耗,節(jié)省外界投入作為推動力的化學(xué)火用。通過CIBR生物單元四季比能耗、熱效率、熱力學(xué)效率及比火用耗指標(biāo)對比分析可知,比火用耗較之比能耗、能量利用率及目的火用效率評價指標(biāo)更為客觀和嚴(yán)密。通過比火用耗及能耗折算分析表明,生物生態(tài)組合工藝節(jié)火用效率高,相比于A2/O工藝及Bardenpho工藝噸水處理電耗分別節(jié)省了37.59%及57.84%。由此可見,CIBR生物/波形潛流人工濕地生態(tài)組合處理工藝節(jié)能效率是建立在生態(tài)單元低耗脫氮除磷及CIBR生物單元變工況節(jié)能運行共同作用的基礎(chǔ)上。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

有機(jī)物降解生物脫氮除磷化學(xué)輔助除磷反應(yīng)沉淀一體化主反應(yīng)區(qū)設(shè)置曝氣攪拌設(shè)備沉淀分離設(shè)備兼性生化工藝倒置 A2/O 工藝化學(xué)一級強(qiáng)化運行模式池體構(gòu)型三相分離器關(guān)鍵設(shè)備激波傳質(zhì)器經(jīng)典SBR工藝一體化氧化溝CIBR 反應(yīng)器圖 2-2 CIBR 反應(yīng)器研發(fā)思路圖.2 池體構(gòu)型從池體構(gòu)型來看，CIBR 借鑒了經(jīng)典 SBR 工藝與一體化氧化溝的設(shè)計理念，化氧化溝概念將主反應(yīng)區(qū)與沉淀區(qū)有機(jī)結(jié)合在一起，主反應(yīng)區(qū)借鑒經(jīng)典 SB行間歇運行。SBR 與 CIBR 脫氮除磷模式對比如圖 2-3 所示[121]。

有機(jī)物降解生物脫氮除磷化學(xué)輔助除磷反應(yīng)沉淀一體化主反應(yīng)區(qū)設(shè)置曝氣攪拌設(shè)備沉淀分離設(shè)備兼性生化工藝倒置 A2/O 工藝化學(xué)一級強(qiáng)化運行模式池體構(gòu)型三相分離器關(guān)鍵設(shè)備激波傳質(zhì)器經(jīng)典SBR工藝一體化氧化溝CIBR 反應(yīng)器圖 2-2 CIBR 反應(yīng)器研發(fā)思路圖.2 池體構(gòu)型從池體構(gòu)型來看，CIBR 借鑒了經(jīng)典 SBR 工藝與一體化氧化溝的設(shè)計理念，化氧化溝概念將主反應(yīng)區(qū)與沉淀區(qū)有機(jī)結(jié)合在一起，主反應(yīng)區(qū)借鑒經(jīng)典 SB行間歇運行。SBR 與 CIBR 脫氮除磷模式對比如圖 2-3 所示[121]。

的及時回流是保證分離器具有良好分離效果、獲得穩(wěn)定出水水質(zhì)的和實踐發(fā)現(xiàn)，固液分離器起著泥水分離和污泥回流等雙重作用。A回流機(jī)理在于主溝與回流管之間存在壓力差，固液分離器內(nèi)相對靜內(nèi)流動水流之間產(chǎn)生的壓力差所形成的抽吸作用，是回流作用的主榮森等認(rèn)為固液分離作用包括兩個方面：一是污泥絮凝后的重力沉分離器與氧化溝內(nèi)混合液存在壓力差，造成懸浮污泥顆粒的阻擋鐘鳴等對 BOAT 型分離器的研究表明：泥斗尾管的幾何尺寸以及固深對污泥回流有直接影響[132]。1996 年，Andersen 研究了一種溝內(nèi)一體化氧化溝，其沉淀池面積僅為傳統(tǒng)二沉池的 1/8，可以完成污功能[133]。分一體化反應(yīng)器的固液分離設(shè)備運行不穩(wěn)定是由于污泥沉降性能氣對固液分離造成干擾所致。而采用類似于一體化氧化溝中固液分一問題，固液分離過程中污泥所攜帶的氣泡會隨著導(dǎo)流板與水流一而破壞沉淀區(qū)層流效果，導(dǎo)致出水 SS 增加，詳見圖 2-6。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 陸謝娟;低C/N比污水間歇曝氣MBR脫氮研究[D];華中科技大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 高蘭;社區(qū)污水處理一體化FIBR工藝研究[D];華中科技大學(xué);2010年

2 汪作煒;間歇曝氣MBR中短程硝化系統(tǒng)啟動及脫氮研究[D];華中科技大學(xué);2011年

3 袁卓雅;IBR內(nèi)不同工況的EPS特性與污泥性狀分析研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 魏瑾;山區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計研究[D];長安大學(xué);2010年

本文編號：2808351