不同运行方式曝气生物滤池的脱氮效能的研究

论文摘要

本试验以两个不同运行方式的曝气生物滤池作为研究对象,一种为传统曝气生物滤池运行方式,另一种为前置反硝化曝气生物滤池运行方式,分别称之为1#反应柱和2#反应柱。两反应柱进水均采用向上流,填料均为陶粒,均以生活污水为处理对象,试验对比研究了两反应柱的挂膜与启动,以及影响两反应柱脱氮处理效能的主要因素,包括填料层高度、气水比、水力停留时间、回流比等几个方面。主要得出以下结论:1.两个运行方式的BAF所需的启动挂膜时间相差无几,启动时间均为20d左右。2.挂膜过程中,两反应柱的CODcr和NH4+-N去除率不是同步提高的。在试验进水条件下,两种运行方式BAF有几乎相同CODcr去除规律,挂膜初期前置反硝化BAF的NH4+-N去除率小于BAF。挂膜启动成功后,两种运行方式的CODcr,NH4+-N平均去除率分别能稳定在70%和90%以上。3.对两反应柱中的生物膜剥离进行镜检,发现两BAF中好氧段存在着相同的生物相,前置反硝化BAF的缺氧段内存在反硝化作用的生物絮体。4.当水温为28.0～30.24℃,本试验比较了在进水CODcr浓度为290.63～305.47mg/L, NH4+-N浓度为37.21～40.24 mg/L,气水比为3:1,2#反应柱回流比为1:1条件下不同水力停留时间（HRT=12h、10h、8h）对两反应柱在填料沿程高度上处理效能的影响。试验表明,1#反应柱CODcr处理效果的最佳填料层高度为75cm～100cm,2#反应柱CODcr处理效果的最佳填料层高度为25cm～100cm,它们的CODcr去除率均在70%左右;两反应柱氨氮去除率在填料层高度50cm后是相似的,硝化氨氮的最佳填料层高度均为75～125cm,它们的氨氮去除率均在90%以上;1#反应柱的TN去除发生在整个反应柱上,但去除效果不佳,其去除率仅为23%左右,2#反应柱的TN去除主要发生前25cm厚的缺氧区,25cm后的好氧区有一定TN去除,最终TN的去除率达60%左右。5.当水温为20.0～30.5℃,本试验比较了进水CODcr浓度为274.50～329.25mg/L,NH4+-N浓度为34.83～41.86 mg/L, 2#反应柱的回流比为1:1的条件下不同水力停留时间（HRT=12h、10h、8h）对两反应柱处理效能的影响。反应柱在各HRT条件下运行5d。试验表明,两反应柱在水力停留时间为10h达到最佳。1#反应柱的CODcr、NH4+-N、TN的去除率分别为72.63%、97.83%、21.36%;2#反应柱的CODcr、NH4+-N、TN的去除率分别为71.67%、99.45%、61.39%。6 .当水温为26.5～30.5℃,本试验比较了在相同的水力停留时间（HRT=10h）,进水CODcr浓度为274.50～327.23mg/L,NH4+-N浓度为32.61～41.86 mg/L,2#反应柱的回流比为1:1的条件下不同气水比（3:1、4:1、5:1）对两反应柱处理效能的影响。反应柱在各气水比条件下运行5d。试验表明,两反应柱在气水比为3:1下达到最佳。1#反应柱的CODcr、NH4+-N、TN的去除率分别为69.30%、88.31%、25.76%;2#反应柱的CODcr、NH4+-N、TN的去除率分别为69.11%、98.28%、64.04%。7.在水温为25.2～29.8℃,本试验比较了2#反应柱在CODcr进水浓度为295.45～349.54mg/L,NH4+-N平均进水浓度为32.61～44.18mg/L, HRT为10h,气水比为3:1条件下不同回流比（100%、200%、300%、400%）对反应柱处理效能的影响。反应柱在各回流比工况下运行5d。试验表明,2#反应柱在回流比为3:1下达到最佳。其的CODcr、NH4+-N、TN的去除率分别为72.66%、98.10%、80.29%。8.在本试验中,传统BAF工艺对TN去除效果不理想,最高脱氮率仅为25%左右。前置反硝化BAF工艺具有较好的脱氮效果,最高脱氮率可达80%左右。两工艺对CODcr, NH4+-N都具有理想的去除效果,但去除机理及规律有不同之处。由于回流作用,使得前置反硝化工艺抗冲击的能力较强,出水水质相对较好,但是这势必增加动力消耗,导致运行成本的上升。因此,如果没有脱氮要求,尤其是当原水中CODcr浓度较低时,建议采用同步硝化反硝化工艺。如果有脱氮要求,应采用前置反硝化工艺。另外,如果原水CODcr浓度较高,尽管没有脱氮要求,仍可选择前置脱氮工艺,因为缺氧区快速CODcr的降解降低了后续好氧段的负荷,同时又可实现脱氮功能,一举两得。回流水的稀释作用,使得前置反硝化工艺去除CODcr以及NH4+-N的稳定性要远远高于同步硝化反硝化工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 曝气生物滤池工艺与前置反硝化曝气生物滤池工艺简介
• 1.2.1 曝气生物滤池工艺原理
• 1.2.2 前置反硝化曝气生物滤池工艺原理
• 1.2.3 曝气生物滤池结构构造
• 1.2.4 曝气生物滤池工艺类型
• 1.2.5 曝气生物滤池工艺流程
• 1.2.6 曝气生物滤池优缺点比较
• 1.3 影响曝气生物滤池工艺与前置反硝化BAF 工艺的关键要素
• 1.3.1 填料
• 1.3.2 负荷
• 1.3.3 反冲洗
• 1.3.4 气水比
• 1.3.5 回流比
• 1.4 曝气生物滤池与前置反硝化BAF 工艺在水处理领域的发展
• 1.4.1 曝气生物滤池在水处理领域的应用概述
• 1.4.2 国内外曝气生物滤池与前置反硝化BAF 工艺的研究进展
• 1.5 曝气生物滤池与前置反硝化BAF 工艺的脱氮效能的研究
• 1.5.1 曝气生物滤池同步硝化反硝化的研究
• 1.5.2 曝气生物滤池的前置反硝化的机理研究
• 第二章 试验装置及研究方法
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验研究内容与方法
• 2.2.1 研究内容
• 2.2.2 研究方法
• 第三章 不同运行方式BAF 启动与挂膜的对比分析
• 3.1 启动与挂膜试验
• 3.2 试验水质
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 挂膜试验阶段初期运行结果与分析
• 3.3.2 挂膜试验阶段后期运行结果与分析
• 3.4 挂膜成功后生物膜的观察分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 影响不同运行方式BAF 脱氮效能的主要因素
• 4.1 填料层高度对不同运行方式 BAF 脱氮效能的影响
• 4.1.1 试验工况
• cr 去除效果的影响'>4.1.2 填料层高度对COD_cr去除效果的影响
• 4.1.3 填料层高度对氨氮去除效果的影响
• 4.1.4 填料层高度对总氮去除效果的影响
• 4.2 水力停留时间对不同运行方式BAF 脱氮效能的影响
• 4.2.1 试验工况
• cr 去除效果的影响'>4.2.2 水力停留时间对COD_cr去除效果的影响
• 4.2.3 水力停留时间对氨氮去除效果的影响
• 4.2.4 水力停留时间对总氮去除效果的影响
• 4.3 气水比对不同运行方式BAF 脱氮效能的影响
• 4.3.1 试验工况
• cr 去除效果的影响'>4.3.2 气水比对COD_cr去除效果的影响
• 4.3.3 气水比对氨氮去除效果的影响
• 4.3.4 气水比对总氮去除效果的影响
• 4.4 回流比对前置反硝化BAF 工艺脱氮效能的影响
• 4.4.1 试验工况
• cr 去除效果的影响'>4.4.2 回流比对COD_cr去除效果的影响
• 4.4.3 回流比对氨氮去除效果的影响
• 4.4.4 回流比对总氮去除效果的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文
• 作者简历