曝气生物滤池中两种滤料处理性能的比较研究

论文摘要

曝气生物滤池是20世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型污水处理技术。它是一种固定化生物膜法工艺,通过截留、生物代谢和吸附作用可在一个单元内同时去除有机物、氨氮、和悬浮物。具有处理效率高、占地面积少、易操作管理、无需二沉池和模块法建造等优点。随着BAF系统的快速发展,现已成为常被广泛采用的活性污泥法的一种取代工艺。当今世界上许多污水处理厂都选用BAF来处理二级和三级污水处理或者用于中水回用。为了达到出水水质标准,在BAF设计和操作运行中,选择适当的滤料是关键。作为一种矿物滤料,生物陶粒在中国应用研究较多。作为一种新鲜尝试,我们自行设计一种新的滤料—聚氨酯海绵作为BAF滤料。本试验在两个相同的BAFs装置中,分别应用陶粒滤料与聚氨酯泡海绵滤料处理模拟生活污水,并进行了对比研究,通过试验研究为曝气生物滤池工艺中填料选用提供依据。本文主要研究了以下几个内容:(1)两滤料成功挂膜所需时间差不多,从开始到挂膜成功经历17天。(2)探讨了在不同的水力负荷条件下(5～20 L/h),两反应器中COD和氨氮的浓度及其去除率随高度变化情况。与陶粒相比,聚氨酯填料对COD去除的效能相差不大,但有更高的氨氮去除,这主要归功于它具有更高的比表面积。在两滤池中,COD和氨氮的去除效率随滤层高度的增加而增加,并且大部分COD和氨氮去除都发生在40 cm。(3)探讨了气水比(从2:1～12:1)对两BAFsss的效能的影响。结果表明:随着气水比的增加,两BAFsss对COD和氨氮的去除率提高,但趋势逐渐缓慢,在气水比为10:1时能满足两BAFsss对COD和氨氮的去除的要求。在同一个气水比的条件下,聚氨酯滤池的效能要好于生物陶粒滤池。(4)探讨了两BAFsss的运行特性以及反冲洗对两BAFsss的运行效能的影响。结果发现:聚氨酯海绵BAF运行周期是陶粒BAF运行周期的两倍多,反冲洗对两BAFsss中COD和氨氮的去除影响较小,在3小时内基本可恢复反冲洗前水平。(5)探讨了曝气生物滤池反应系统降解有机物的反应动力学模式,并给出了各反应器的动力学参数和方程。(6)对两BAFsss反应器的填料投资及运行管理费用进行了简单对比,研究表明,陶粒反应器的填料投资及运行管理费用较高,运行管理复杂,反应器的填料投资及运行费用均比陶粒反应器低,运行管理相对容易。总之,作为一种新型填料,聚氨酯海绵适合做曝气生物滤池工艺填料,并有一定的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 曝气生物滤池的研究现状与进展
• 1.2.1 曝气生物滤池工作原理及特点
• 1.2.2 曝气生物滤池的工艺参数及其主要工艺
• 1.2.3 曝气生物滤池的新工艺
• 1.2.4 应用进展实例
• 1.2.5 曝气生物滤池滤料的要求
• 1.2.6 国内外曝气生物滤池滤料研究现状
• 1.2.7 曝气生物滤池对污染物的去除
• 1.3 曝气生物滤池效能的关键影响因素
• 1.3.1 填料
• 1.3.2 水力停留时间
• 1.3.3 进水底物
• 1.3.4 水温
• 1.3.5 曝气量与进水量体积比
• 1.3.6 反冲洗工艺
• 1.3.7 化学除磷药剂
• 1.4 曝气生物滤池的发展趋势
• 1.5 研究主要内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 填料主要参数
• 2.1.3 流量计及其参数
• 2.1.4 泵及其参数
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验准备阶段
• 2.2.2 实验用水的配置
• 2.2.3 实验运行方式
• 2.3 分析项目和方法
• 2.3.1 COD 的测定
• 2.3.2 氨氮的测量
• 第3章 曝气生物滤池中两种滤料性能的比较
• 3.1 启动阶段
• 3.2 比较聚氨酯和陶粒曝气生物滤池随滤层高度的处理效能
• 3.2.1 第一阶段：水力负荷5 L/h
• 3.2.2 第二阶段：水力负荷10 L/h
• 3.2.3 第三阶段：水力负荷15 L/h
• 3.2.4 第四阶段：水力负荷20 L/h
• 3.2.5 综合比较
• 3.3 比较两滤料在不同气水比下去除效果
• 3.3.1 气水比对两BAFss 去除COD 的影响
• 3.3.2 气水比对两BAFsss 去除氨氮的影响
• 第4章 曝气生物滤池反冲洗试验研究
• 4.1 曝气生物滤池反冲洗的形成
• 4.2 曝气生物滤池反冲洗周期
• 4.3 曝气生物滤池反冲洗方式
• 4.4 曝气生物滤池反冲洗强度
• 4.5 反冲洗对曝气生物滤池处理氨氮的影响
• 4.6 比较两反应器的运行特性
• 第5章 曝气生物滤池处理生活污水动力学的探讨
• 5.1 前言
• 5.2 生物处理数学模型
• 5.2.1 经验模式
• 5.2.2 基本模式
• 5.3 曝气生物滤池反应动力学模式简介
• 5.3.1 Monod 模式
• 5.3.2 Eckenfelder 模式
• 5.3.3 Grau 模式
• 5.4 曝气生物滤池处理废水的反应动力学探讨
• 5.4.1 动力学模型的推导
• 5.4.2 动力学常数的确定
• 5.5 陶粒与聚氨酯填料比较费用
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录