開發(fā)高效低耗、投資省的先進的污水處理工藝技術，對防治水污染，緩解水危機具有重要的現實意義，是水處理永恒的主題。隨著新型材料的開發(fā)和配套技術的不斷完善，與活性污泥法同時出現的生物膜法工藝得到快速發(fā)展。作為生物膜法典型工藝的曝氣生物濾池在污水的有機物去除、固液分離、硝化脫氮等方面有著良好的功效，應用范圍不斷擴大，由最初用于城市污水的高級處理，擴展到用作城市污水的二級處理、工業(yè)廢水的處理、以及給水處理工藝中的預處理。 曝氣生物濾池的填料開發(fā)是其工藝發(fā)展的核心。目前應用較廣泛的輕質陶粒填料克服了傳統(tǒng)填料的諸多缺陷，但開發(fā)新的填料仍然是生物濾池處理技術廣泛應用的一個重要方面，通過采用新型吸附型填料，可以大大強化曝氣生物濾池對氮、磷和某些微量污染物的去除能力，從而在污水的高級處理和給水處理中發(fā)揮更大的作用。具有發(fā)達孔隙結構、巨大的比表面積和優(yōu)良的吸附性能的活性炭，在水處理領域是最受青睞的一種填料，但活性炭價格高，限制了其更大范圍的應用。研究替代活性炭的廉價材料仍然是目前的熱點。相比之下，木炭價格較低，近年來受到人們的很大關注。本研究的協(xié)作單位在引進國外技術的基礎上，開發(fā)了改性木炭污水處理及深度凈化技術，這種技術在生活污水處理、湖泊水體修復、河流水生態(tài)環(huán)境保護等領域應用效果良好，處理出水水質可達到GB 3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》Ⅳ類標準。但該技術結構單元多，有待于進一步的優(yōu)化，應用于城市污水處理時存在諸多局限性；其除磷脫氮材料進口，費用較高；采用改性木炭對我國的污水水質是否必要還有待于進一步研究。 本文結合曝氣生物濾池和改性木炭技術的優(yōu)點，將木炭這一輕質材料作為曝氣生物濾池的填料，并以改性木炭和陶粒作對比，采用三套動態(tài)小試裝置，研究其處理城市污水的效能和特性，主要研究內容為：研究木炭生物濾池工藝的快速穩(wěn)定的啟動方式；探討反應器對COD、SS、NH_4~+-N、TN、TP等的去除規(guī)律及pH值、曝氣強度、負荷、水溫等對去除效果的影響，研究反應器的最佳工藝運行參數；采用掃描電鏡和顯微鏡等微觀手段，研究木炭曝氣生物濾池的填料結構、生物膜結構及生物相構成；研究木炭曝氣生物濾池對微量有機物的去除效能；研究木炭生物濾池的底物降解動力學，探求動力學參數，探討木炭脫氮機理。 研究結果表明，將木炭曝氣生物濾池用于城市污水的處理有效可行，具體表現在以下幾個方面： (1)采用悶曝接種掛膜有助于提高木炭生物濾池初始污染物的去除率，提高溶解氧的濃度有利于縮短生物膜的掛膜時間。在掛膜初始階段，三種填料對氨氮有一定的吸附能力。殼聚糖改性的木炭填料不利于自養(yǎng)型的硝化菌的生長而影響氨氮的去除，木炭的表面性質和多孔結構更加有利于硝化菌的生長而使其效果明顯好于陶粒填料。 (2)在水力負荷、溶解氧濃度、氨氮濃度和水溫變化時，木炭濾池的除磷脫氮效果總體上優(yōu)于陶粒濾池。在一定的填料高度下，木炭濾池的最佳水力停留時間為6h，DO濃度為2～3 mg／L，反沖洗周期為2～3 d。 (3)環(huán)境掃描電鏡和顯微鏡觀察表明，木炭填料濾池的生物相豐富，木炭的空隙結構較陶粒更有利于原生動物、輪蟲、線蟲等動物的生長繁殖。 (4)通過GC-MS檢測，木炭生物濾池對水中殘留的微量有機物去除的效果較好，優(yōu)于陶粒，為木炭生物濾池在污水處理廠尾水深度處理方面提供了依據。 (5)對木炭曝氣生物濾池的底物去除動力學進行了研究，提出了基于Monod方程的半經驗公式，即(?)，公式考慮溫度及有機負荷對反應速率常數的影響，主要針對COD和NH_4~+-N的進出水濃度隨反應器填料高度的變化情況而確立。公式能較好地擬合底物的降解過程，可適用于工程設計計算和運行控制。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

體表面以恒速率增加，主要是集中于菌落內部的非活性生物量的積累，而出水底物濃度無顯著變化;在生物膜穩(wěn)定期末，生物膜相達到其穩(wěn)定狀態(tài)，這時的生物膜厚可達到數百拜m。圖1一1表示了生物膜的整個生長變化過程。 /////l{{{l}}} /////!一 }}}卜一·-州 州油 油油… ……酬 酬 lllll峨從口111l龜璐成 111廣廣”“.”，’ {{{!一 一 l}}}111./‘ ‘!一 一 l}}} lll/}}}!。 。甘 {{{ ...公 ______...L_____L___}}} {{{{{lll!111 ...}}}iiil}}} LLL._._._._._.}}}匕 ._._...iii}}}~，Ml‘ !!!}}}}}}}}}}}}}}} .......琢久性倆 倆 111.!!!.lll二 二 一淤蔽一抨瓷瓜l時閱ii咚慈州M.鈞鑫階硯甘時性IM.城位走階公水次性I湯‘圖1一1生物膜增長過程及底物去除圖生物膜的增長及底物去除是一系列物理、化學和生物過程綜合作用的結果，即:(l)廢水中有機分子向生物膜附著生長的載體表面輸送;(2)廢水中浮游微生物細胞在載體表面的不可逆吸附;(3)生長在生物膜內部的微生物對廢水中營養(yǎng)物的利用與氧化分解。在生物膜反應器中，污染物、溶解氧及各種必需營養(yǎng)物首先要經過液相擴散到生物膜表面，進而到生物膜內部，只有擴散到生物膜表面或內部的污染物才能有機會被生物膜微生物所分解與轉化

BIOPUR是瑞士 VATA花CH刃憶 ABAGWillten五也(原蘇爾壽環(huán)境技術部)研發(fā)的一種新型曝氣生物濾池，其填料采用規(guī)整波紋板和顆粒載體，并可根據污水類型和進出水指標結合不同的填料類型組合成不同的工藝。其填料如圖1一所示。BIOPUR工藝可以處理城市污水和工業(yè)廢水，也可用于廢水的深度處理(硝化、脫氮、除磷)，應用范圍很廣。規(guī)整波紋板石英砂圖1一B10PUR濾池填料載體BIOPUR在瑞士及歐洲各國都有應用，如瑞士 ARAhallwilersee用于硝化/反硝化及過濾， syngentaCropProtection用于處理澄清。BIOPuR法生物濾池技術具有以下優(yōu)勢:①占地面積小;②負荷高;③較小體積的生物反應器;④工藝的穩(wěn)定性好;

2實驗材料與方法2.1實驗裝i實驗裝置如圖2--1所示，曝氣生物濾池是用有機玻璃加工而成的柱狀結構。反應器直徑為150mm，橫截面積為 0.018mZ，有效高度為L25m。清水區(qū)高200mm，填料區(qū)高600mm，布水布氣區(qū)高25Qmm，積泥區(qū)高巧omm。配水所用原水箱體積為0.20()m3。0心0100心副廠﨏4引﨏4f副門刁刁刁卜、，1氣 nnn靈靈 普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普普 至至至 至日日 洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲 洲 ……… .....

【引證文獻】

相關期刊論文 前4條

1 于江華;于海霞;徐禮強;;循環(huán)式生物濾池處理城市地表徑流的性能研究[J];環(huán)境科學學報;2013年09期

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2 胡宏博;厭氧好氧生物濾池組合工藝處理城市污水脫氮效能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

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4 季芳芳;后置反硝化曝氣生物濾池處理生活污水試驗研究[D];武漢科技大學;2012年

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本文編號：2823780