智能控制序批式生物膜反应器运行性能影响因素的研究

论文摘要

随着经济发展,生活水平的提高,城市生活污水排放量逐渐超越工业废水排放量,然而与此极不相称的是,城市生活污水的排放达标率却远远低于工业废水,显而易见,城市生活污水已经成为最主要的污染来源。目前有多种处理工艺应用于生活污水的治理中,传统的活性污泥法及其改进工艺在国内外应用最为广泛。近年来,在传统活性污泥法的基础上与生物膜法有机结合,开发出了一种新型污水处理工艺—序批式生物膜反应器（SBBR）。由于拥有生物量大,耐冲击负荷能力强以及占地面积小等优点,序批式生物膜反应器已经逐渐开始应用到处理城市生活污水以及特殊工业废水的研究中。在SBBR运行过程中,运行模式至关重要,包括运行周期、曝气时间及曝气方式等。本研究利用自主研发的智能控制软件,采用间歇曝气的方式控制SBBR运行,高孔隙率生化海绵作为生物膜载体,考察其处理城市生活污水性能的影响因素,包括运行周期及进水碳氮比两大影响因素。研究结果表明,反应器运行30天后,NH3-N和COD去除率分别达到97.8%和97.5%并趋于稳定,40天后有明显的生物膜形成。在启动期中,进水碳氮比（C/N）对污染物去除率的影响也得到了初步分析。系统成功启动后,考察了水力停留时间（HRT）对系统性能的影响,优化了系统运行周期,结果表明当HRT为7小时时,系统能够经济有效地去除污染物。NH3-N,TN,TP和COD的平均去除率分别达到98.9%,86.0%,99.6%和95.7%,出水污染物浓度均达到城镇污水处理厂污染物一级A类排放标准（GB189 18-2002）。此外,本文还研究了在系统正常运行期间,不同进水C/N对系统性能的影响。结果表明当C/N为12.5时,系统性能最佳,NH3-N,TN和COD去除率分别达到90.1%,87.4%和94.8%;且同步硝化反硝化效率最高,达到97.9%。与传统PLC控制的SBBR相比,使用相同的生物填料,本实验中智能控制SBBR可以分别减少HRT和总曝气时间达56%和50%,而且COD处理效果更好。上述结果表明,本实验中自主研发的智能控制SBBR能够有效地处理城市生活污水,具有很好的应用前景。系统最佳HRT为7小时,最佳进水C/N为12.5。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 城市生活污水的来源及水质特点
• 1.1.2 城市生活污水的排放量
• 1.1.3 城市生活污水的处理方法及处理现状
• 1.2 生物膜法概述
• 1.2.1 生物膜的形成
• 1.2.2 生物膜的成熟
• 1.2.3 生物膜法的应用研究进展
• 1.3 SBBR 工艺及应用
• 1.3.1 SBBR 工作原理
• 1.3.2 SBBR 技术特点
• 1.3.3 SBBR 主要影响因素
• 1.3.4 SBBR 在国内外研究与应用
• 1.4 研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 技术路线
• 第2章 智能控制SBBR 运行周期的优化研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料及方法
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 智能控制系统（ICS）
• 2.2.3 填料
• 2.2.4 实验用生活废水及活性污泥
• 2.2.5 实验方法
• 2.2.6 检测项目及方法
• 2.3 系统启动
• 2.4 智能控制SBBR 运行模式
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 系统启动期性能
• 2.5.2 系统运行周期优化
• 2.5.3 系统在最佳运行周期下的性能
• 2.6 小结
• 第3章 进水C/N 对智能控制SBBR 性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 智能控制系统（ICS）
• 3.2.3 填料
• 3.2.4 实验用模拟废水和活性污泥
• 3.2.5 实验方法
• 3.2.6 检测项目及方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 系统启动期进水C/N 对系统性能的影响
• 3.3.2 系统稳定期进水C/N 对系统性能的影响
• 3.4 运行周期内温度、pH 及DO 变化
• 3.5 生物膜观察
• 3.5.1 生物膜形成过程观察
• 3.5.2 生物膜电镜扫描
• 3.6 小结
• 第4章 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介
• 硕士阶段发表相关学术论文及所获奖励