減少城市污水中氮的排放對控制富營養(yǎng)化及改善水體環(huán)境具有重要意義，高效脫氮是城市污水處理廠運行調(diào)控的難點之一。城市污水處理是高耗能行業(yè)，通過調(diào)控措施挖掘節(jié)能潛力，合理進行能量配置，具有很強的現(xiàn)實意義。A/A/O氧化溝具有工藝流程簡單、運行管理方便等優(yōu)點，在我國城市污水處理廠得到廣泛應(yīng)用，其運行調(diào)控不僅涉及到溝內(nèi)復雜的水力學及生物化學過程，還受到環(huán)境條件及進水負荷變化的影響，由于缺乏有效的運行調(diào)控策略導致脫氮效果不佳、運行不穩(wěn)定、溝內(nèi)易積泥、能耗高。因此，本文基于實際污水處理廠環(huán)境條件及進水負荷的動態(tài)變化特性，綜合考慮水力場及生物場因素，采用“小試—中試—現(xiàn)場試驗—動力學—數(shù)值模擬”相結(jié)合的方式，系統(tǒng)深入地研究了A/A/O氧化溝工藝強化脫氮及節(jié)能降耗的適應(yīng)性優(yōu)化策略及控制方法。 分析A/A/O氧化溝工藝污水處理廠的運行現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，工藝優(yōu)化的重點是強化脫氮及降低能耗。高效脫氮的重要途徑是強化前置缺氧區(qū)反硝化、促進主反應(yīng)區(qū)同時硝化反硝化，節(jié)能降耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是曝氣及推流系統(tǒng)的優(yōu)化配置。 系統(tǒng)研究溶解氧濃度、污泥回流比、污泥齡和污泥濃度等運行參數(shù)對A/A/O氧化溝工藝脫氮性能的影響，優(yōu)選合理的參數(shù)取...

【文章頁數(shù)】：189 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 氧化溝污水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氧化溝工藝概述
        1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 污水生物處理系統(tǒng)過程控制研究現(xiàn)狀
        1.3.1 污水生物處理系統(tǒng)過程控制概況
        1.3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 多場結(jié)合實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)運行優(yōu)化
        1.4.1 活性污泥系統(tǒng)多場間相互影響關(guān)系
        1.4.2 水力場與生物場相結(jié)合實現(xiàn)活性污泥系統(tǒng)運行優(yōu)化
    1.5 課題提出及研究內(nèi)容
        1.5.1 課題提出
        1.5.2 研究內(nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
        1.5.4 課題來源
2 試驗裝置及方法
    2.1 試驗用水來源及水質(zhì)
    2.2 試驗現(xiàn)場及試驗裝置
        2.2.1 試驗現(xiàn)場
        2.2.2 中試裝置
    2.3 試驗儀器設(shè)備及檢測方法
        2.3.1 試驗儀器設(shè)備
        2.3.2 試驗分析項目及檢測方法
    2.4 三維流場模擬平臺
    2.5 物料平衡分析方法
        2.5.1 物料平衡原理
        2.5.2 氮物料衡算方法
        2.5.3 磷物料衡算方法
        2.5.4 碳物料衡算方法
    2.6 本章小結(jié)
3 A/A/O 氧化溝工藝運行效能分析
    3.1 A/A/O 氧化溝工藝處理效果現(xiàn)狀分析
        3.1.1 進水水質(zhì)特性
        3.1.2 處理效果分析
    3.2 A/A/O 氧化溝工藝運行能耗現(xiàn)狀分析
        3.2.1 運行能耗分析
        3.2.2 節(jié)能關(guān)鍵點識別
    3.3 A/A/O 氧化溝工藝運行優(yōu)化思路
    3.4 本章小結(jié)
4 A/A/O 氧化溝工藝脫氮影響因素及動力學研究
    4.1 A/A/O 氧化溝工藝脫氮機理
        4.1.1 生物硝化反應(yīng)機理
        4.1.2 生物反硝化反應(yīng)機理
        4.1.3 同時硝化反硝化脫氮機理
    4.2 強化 SND 脫氮的必要性
    4.3 溶解氧濃度的影響
        4.3.1 DO 濃度對硝化及反硝化的影響
        4.3.2 DO 濃度與脫氮反應(yīng)速率的關(guān)聯(lián)性分析
    4.4 污泥回流比的影響
    4.5 泥齡的影響
    4.6 污泥濃度的影響
    4.7 A/A/O 氧化溝工藝脫氮動力學
        4.7.1 硝化反應(yīng)動力學
        4.7.2 反硝化反應(yīng)動力學
    4.8 本章小結(jié)
5 A/A/O 氧化溝工藝曝氣模式調(diào)控及優(yōu)化運行研究
    5.1 連續(xù)曝氣時主反應(yīng)區(qū)特征參數(shù)分布規(guī)律
        5.1.1 試驗工況及斷面
        5.1.2 流速分布
        5.1.3 溶解氧分布
        5.1.4 污泥濃度分布
    5.2 連續(xù)曝氣時主反應(yīng)區(qū)供氧、混合及推流性能優(yōu)化條件
        5.2.1 供氧性能優(yōu)化條件
        5.2.2 混合及推流性能優(yōu)化條件
    5.3 A/A/O 氧化溝工藝連續(xù)曝氣模式強化脫氮
        5.3.1 概述
        5.3.2 主反應(yīng)區(qū)分段優(yōu)化策略的提出
        5.3.3 主反應(yīng)區(qū)分段優(yōu)化策略的應(yīng)用
        5.3.4 連續(xù)曝氣優(yōu)選模式的確定
    5.4 A/A/O 氧化溝工藝間歇曝氣模式強化脫氮
        5.4.1 概述
        5.4.2 試驗工況及方法
        5.4.3 完全硝化反硝化中試試驗
        5.4.4 不同組合工況中試試驗
        5.4.5 間歇曝氣模式調(diào)控效能分析
    5.5 A/A/O 氧化溝工藝不同曝氣模式物料平衡分析
        5.5.1 物料平衡分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
        5.5.2 物料平衡計算及運行效能對比
        5.5.3 物料平衡分析對工藝優(yōu)化運行的啟示
    5.6 本章小結(jié)
6 A/A/O 氧化溝工藝流態(tài)優(yōu)化及能量配置研究
    6.1 氧化溝溝型與節(jié)能的關(guān)系
        6.1.1 溝型對充氧的影響
        6.1.2 溝形對混合推動能量投入的影響
    6.2 氧化溝三維流態(tài)模型的建立
        6.2.1 三維湍流模型的選擇
        6.2.2 主反應(yīng)區(qū)三維流場建模及模型校驗
        6.2.3 缺氧區(qū)三維流場建模及模型校驗
    6.3 氧化溝溝型結(jié)構(gòu)及設(shè)備位置優(yōu)化與模擬
        6.3.1 主反應(yīng)區(qū)優(yōu)化措施及模擬
        6.3.2 缺氧區(qū)優(yōu)化措施及模擬
    6.4 氧化溝推流設(shè)備優(yōu)化配置改造
    6.5 本章小結(jié)
7 A/A/O 氧化溝工藝應(yīng)對進水變化的分時優(yōu)化控制研究
    7.1 污水處理廠進水動態(tài)變化特征
        7.1.1 進水水溫變化特征
        7.1.2 進水水量變化特征
        7.1.3 進水水質(zhì)變化特征
    7.2 運行時期劃分及主要控制參數(shù)
        7.2.1 運行時期劃分
        7.2.2 主要控制參數(shù)
    7.3 好氧區(qū)控制策略——區(qū)段溶氧控制
        7.3.1 基于分段供氧理論的生化反應(yīng)功能區(qū)段劃分
        7.3.2 進水動態(tài)變化對區(qū)段劃分的影響
        7.3.3 區(qū)段溶氧控制策略的提出
    7.4 其它功能單元控制策略
    7.5 A/A/O 氧化溝工藝分時優(yōu)化控制策略確定
    7.6 控制效果分析
        7.6.1 控制前后溶解氧穩(wěn)定性比較
        7.6.2 控制前后凈化效能及能耗比較
    7.7 本章小結(jié)
8 結(jié)論及建議
    8.1 結(jié)論
    8.2 建議
致謝
參考文獻
附錄
    A. 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文
    B. 攻讀博士學位期間申請的專利
    C. 攻讀博士學位期間的學術(shù)交流
    D. 攻讀博士學位期間的科研工作
    E. 攻讀博士學位期間所獲獎勵



本文編號：3848789