面向未來(lái)的城市污水處理需要符合可持續(xù)發(fā)展理念,重視污水的資源化處理。以活性污泥為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)主流工藝以曝氣強(qiáng)化供氧方式促進(jìn)微生物轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物為CO₂,并通過(guò)能量、物質(zhì)密集投入的方式去除氮、磷元素,在資源循環(huán)、能源回收方面顯示出內(nèi)源性弊端。本論文摒棄傳統(tǒng)模式,提出基于“碳源濃縮-氮源回收”的新型污水資源化工藝。工藝核心在于“碳源濃縮”單元濃縮富集污水碳源有機(jī)物,實(shí)現(xiàn)碳氮磷分離。濃縮碳源可通過(guò)厭氧產(chǎn)甲烷方式回收能量,從而提高污水處理過(guò)程的能量自給率。同時(shí),氮源回收技術(shù)避免了傳統(tǒng)處理工藝對(duì)氮源的“破壞性去除”,可改善社會(huì)氮循環(huán)的可持續(xù)性。論文研發(fā)污水碳源混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮技術(shù)。中試結(jié)果表明碳源實(shí)現(xiàn)高效濃縮,COD截留率達(dá)到85.6±3.6%。分離后的碳源濃縮液產(chǎn)甲烷潛力達(dá)到210²30mLCH₄/gCOD,性能優(yōu)于剩余污泥。濃縮碳源形成的吸附性泥餅層起到預(yù)過(guò)濾保護(hù)作用,減緩不可逆膜污染,同時(shí)提高有機(jī)物截留率。構(gòu)建百噸級(jí)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)工藝單元放大,開展生產(chǎn)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。采用“吸附性泥餅層模式+低通量長(zhǎng)期運(yùn)行方式+脈沖曝氣+維護(hù)性化學(xué)... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：157 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號(hào)對(duì)照表
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 污水處理行業(yè)百年歷程概述
        1.1.2 生態(tài)文明理念下面向未來(lái)的污水處理行業(yè)：歷史變革期
        1.1.3 國(guó)際視野下的污水處理行業(yè)發(fā)展需求與理念
        1.1.4 我國(guó)污水處理行業(yè)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
    1.2 污水資源化處理
        1.2.1 全面資源化是城市污水處理的必然發(fā)展方向
        1.2.2 以碳源濃縮為手段,以厭氧技術(shù)為核心的污水資源化處理新模式
        1.2.3 污水資源化處理的創(chuàng)新探索
        1.2.4 基于“碳源濃縮-氮源回收”的新型污水資源化工藝
    1.3 碳源濃縮技術(shù)研究進(jìn)展
        1.3.1 碳源濃縮技術(shù)發(fā)展概述
        1.3.2 基于膜過(guò)程的高效碳源濃縮技術(shù)
    1.4 氮源回收技術(shù)研究進(jìn)展
        1.4.1 氮源回收的必要性分析
        1.4.2 基于離子交換的氮源回收技術(shù)
    1.5 研究目的和研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
第2章 基于實(shí)際污水的碳源混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮過(guò)程研究
    2.1 引論
    2.2 材料與方法
        2.2.1 實(shí)際污水的水質(zhì)情況
        2.2.2 混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮反應(yīng)器
        2.2.3 混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮反應(yīng)器的運(yùn)行條件
        2.2.4 水質(zhì)指標(biāo)測(cè)試方法
        2.2.5 膜污染分析方法
    2.3 混凝/吸附耦合膜過(guò)濾過(guò)程的短期優(yōu)化研究
        2.3.1 無(wú)混凝/吸附條件下污水直接過(guò)濾濃縮時(shí)膜污染情況
        2.3.2 混凝/吸附過(guò)程對(duì)膜污染控制的強(qiáng)化效果
        2.3.3 混凝/吸附過(guò)程對(duì)碳源濃縮的強(qiáng)化效果
    2.4 混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮連續(xù)運(yùn)行效果研究
        2.4.1 碳源的截留去除
        2.4.2 碳源的濃縮富集與質(zhì)量衡算
        2.4.3 碳源濃縮液的物化/生化性質(zhì)
    2.5 混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮過(guò)程中的氮/磷物質(zhì)流分析
        2.5.1 氮元素(TN/氨氮)的截留與富集
        2.5.2 磷元素(P)的去除
    2.6 混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮過(guò)程長(zhǎng)期運(yùn)行中的膜性能分析
        2.6.1 反應(yīng)器長(zhǎng)期運(yùn)行跨膜壓差與通量變化
        2.6.2 混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮過(guò)程中吸附性泥餅層的形成及污染物構(gòu)成
    2.7 本章小結(jié)
第3章 碳源混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮過(guò)程中吸附性泥餅層對(duì)膜性能的影響
    3.1 引論
    3.2 材料與方法
        3.2.1 超濾杯裝置
        3.2.2 基于模擬碳源濃縮液形成泥餅層的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.2.3 基于實(shí)際碳源濃縮液形成泥餅層的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.2.4 測(cè)試方法
    3.3 模擬碳源濃縮液所形成吸附性泥餅層對(duì)膜性能的影響
        3.3.1 吸附性泥餅層對(duì)污染物截留率的影響
        3.3.2 吸附性泥餅層對(duì)膜通量的影響
    3.4 實(shí)際碳源濃縮液形成吸附性泥餅層對(duì)膜污染的影響
        3.4.1 實(shí)際取樣獲得的污水碳源濃縮液水質(zhì)
        3.4.2 吸附性泥餅層對(duì)于過(guò)濾通量和阻力的影響
        3.4.3 基于ATR-FTIR和AFM的膜污染物分析
        3.4.4 吸附性泥餅層對(duì)膜過(guò)濾性能的討論
    3.5 本章小結(jié)
第4章 碳源強(qiáng)化膜濃縮反應(yīng)器工藝單元的放大
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 污水水質(zhì)情況
        4.2.2 強(qiáng)化膜濃縮反應(yīng)器生產(chǎn)性試驗(yàn)裝置
        4.2.3 測(cè)試方法
    4.3 污水碳源強(qiáng)化膜濃縮反應(yīng)器(規(guī)模100噸/日)的運(yùn)行效果
        4.3.1 碳源富集效果與碳流分析
        4.3.2 工藝流程中氮元素的去除
    4.4 污水碳源強(qiáng)化膜濃縮反應(yīng)器(規(guī)模100噸/日)的膜污染分析
        4.4.1 各運(yùn)行階段不同工況下的膜污染規(guī)律
        4.4.2 反應(yīng)器的能耗分析
        4.4.3 碳源混凝/吸附強(qiáng)化膜濃縮過(guò)程的膜污染理論：“吸附性泥餅層污染控制模型”
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于“碳源濃縮-氮源回收”模式的“膜濃縮+反滲透”新型短流程雙膜組合工藝研究
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 中試污水水質(zhì)情況
        5.2.2 中試反滲透裝置系統(tǒng)
        5.2.3 中試反滲透系統(tǒng)的操作方式
        5.2.4 測(cè)試方法
    5.3 “膜濃縮+反滲透”新型短流程雙膜工藝中試研究
        5.3.1 常規(guī)污染物的去除
        5.3.2 反滲透工藝單元膜通量及能耗分析
        5.3.3 “膜濃縮+反滲透”新型短流程雙膜工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性
    5.4 新型短流程雙膜“膜濃縮+反滲透”工藝的微污染物去除研究
        5.4.1 工藝微污染物總體去除效果
        5.4.2 膜濃縮單元的微污染物轉(zhuǎn)化規(guī)律分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 “碳源濃縮-氮源回收”模式下基于離子交換的氮源資源化研究
    6.1 引言
    6.2 材料與方法
        6.2.1 搖瓶實(shí)驗(yàn)測(cè)定氨氮吸附容量
        6.2.2 “碳源膜濃縮-氮源離子交換”實(shí)驗(yàn)裝置與進(jìn)水水質(zhì)
        6.2.3 “碳源膜濃縮-MCDI預(yù)處理-氮源離子交換”實(shí)驗(yàn)
        6.2.4 分析方法
    6.3 “碳源膜濃縮-氮源離子交換回收”污水資源化模式研究
        6.3.1 氮源回收吸附劑研究：離子交換樹脂與沸石對(duì)比
        6.3.2 “碳源膜濃縮-氮源離子交換回收”工藝模式的探索分析
    6.4 氮源離子交換回收強(qiáng)化技術(shù)研究
        6.4.1 “碳源膜濃縮+MCDI+離子交換樹脂”工藝模式研究
        6.4.2 “碳源膜濃縮-氨氮離子交換富集-多元素結(jié)晶”污水極限全資源回收模式
    6.5 本章小結(jié)
第7章 基于“碳源濃縮”模式的污水資源化工藝模擬與評(píng)估
    7.1 引論
    7.2 模型的建立方法
        7.2.1 模型采用的模擬水質(zhì)
        7.2.2 模擬對(duì)象：基于不同碳源濃縮及脫氮過(guò)程的10種污水處理工藝組合
        7.2.3 各個(gè)工藝單元物料平衡的基本原則
        7.2.4 模型中能耗分析的方法
        7.2.5 模型中碳流/能流分析的方法
        7.2.6 模型中氮流分析的方法
    7.3 模擬工藝模型的建立
        7.3.1 “傳統(tǒng)AO-無(wú)初沉池”工藝組合
        7.3.2 “初沉+AO”工藝組合
        7.3.3 “A(B)+AO”工藝組合
        7.3.4 “強(qiáng)化碳分離+AO”工藝組合
        7.3.5 “初沉+AO+側(cè)流Anammox”工藝組合
        7.3.6 “A(B)+AO+側(cè)流Anammox”工藝組合
        7.3.7 “強(qiáng)化碳分離+AO+側(cè)流Anammox”工藝組合
        7.3.8 “初沉+側(cè)+主流Anammox”工藝組合
        7.3.9 “A(B)+側(cè)+主流Anammox”工藝組合
        7.3.10 “強(qiáng)化碳分離+側(cè)+主流Anammox”工藝組合
    7.4 基于模型結(jié)果的模擬工藝能耗對(duì)比分析
        7.4.1 碳源濃縮單元對(duì)能耗的影響分析
        7.4.2 脫氮單元對(duì)能耗的影響分析
        7.4.3 碳源濃縮單元與脫氮單元對(duì)提高能耗水平的影響對(duì)比
    7.5 基于模型結(jié)果的模擬工藝碳流/能流對(duì)比分析
    7.6 基于模型結(jié)果的模擬工藝的N流對(duì)比分析
    7.7 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與建議
    8.1 結(jié)論
    8.2 建議
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]污水處理廠鋁鹽化學(xué)除磷機(jī)理判別及最優(yōu)效能區(qū)間分析[J]. 呂貞,施亞棟,陳俊,仲志鴻,徐旻,董陽(yáng),鄭璐.  建設(shè)科技. 2016(17)
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[8]生活污水化學(xué)除磷試驗(yàn)研究[D]. 邱繼彩.山東大學(xué) 2007
[9]稀土冶煉高氨氮廢水的氨氮回收技術(shù)試驗(yàn)研究及工程設(shè)計(jì)[D]. 龐宏.西安建筑科技大學(xué) 2006
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本文編號(hào)：3201887