管锥形填料生物床特性及应用研究

论文摘要

依据对生物接触氧化反应器填料的生物生长、水流分布、物质迁移及沉淀分离等特点的分析,针对管锥形填料生物床进行了理论与试验研究,得出以下主要结论: （1）随机堆积填充的管锥形填料生物床能提高反应器的沉淀面积和沉降截留能力。试验条件下,反应器每立方米填料水平投影面积（即创造的沉淀面积）相当于直径为6.3米沉淀池的面积。与无填料反应器相比,无曝气时管锥形填料生物床沉淀效率可提高1.9倍;曝气时可提高1.3倍。增大了生物栖居面积,提高了生物量,污泥浓度可达6.89kg/m3～8.31kg/m3。 （2）示踪剂试验表明管锥形填料生物床的流态为完全混合式。由于填料的特殊结构使其内外局部范围内的水流条件不同,有利于充氧和混合以及传质;填料内水流紊动性较小,有利于微生物栖居及生长繁殖;填料对气泡连续不断的切割、阻挡和撞击作用,使气泡破碎,直径减小,延长气泡在反应器内停留时间和气液的接触时间,增加了气泡与污水的接触面积,从而提高了氧的转移效率;微环境交替实现水流状态的变化,促进物质迁移和传质。通过氧转移效率试验表明,管锥形填料生物床可提高33.33%的氧转移效率。 （3）生活污水处理试验表明,在HRT为1h条件下,有机物容积负荷为11.28kgCOD/m3.d,CODcr去除率达到90%以上,出水CODcr低于50mg/L;城市污水处理试验表明,在HRT为2h条件下,有机物容积负荷为4.62kgCOD/m3.d,CODcr去除率可达到88.3%,出水CODcr小于50mg/1,达到城镇污水处理厂一级A类排放标准。管锥形填料生物床后续缺氧反应池形成好氧/缺氧 工艺以提高脱氮效果,在总水力停留时间为5.5h条件下,脱氮率为60%。 （4）抗冲击负荷能力强,在温度低于10℃、pH值低于5、铬离子浓度高于10mg/1等苛刻的环境条件下仍具有良好的处理能力,可适用于北方寒冷地区和水量、水质变化大的有机工业废水和城镇污水处理。 （5）进行了有机物降解反应动力学分析研究,根据试验结果,管锥形填料生物床的有机物降解反应动力学关系及相关参数如下:

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 生物膜法及生物接触氧化法概述
• 1.2 生物接触氧化反应器特征
• 1.2.1 生物相特征
• 1.2.2 工艺特点
• 1.3 生物接触氧化法填料的分类与应用及研究进展
• 1.3.1 填料的发展历程
• 1.3.2 填料的分类及其特点
• 1.3.3 填料在生物接触氧化反应器中的作用
• 1.3.4 生物接触氧化法对填料的要求
• 1.3.5 生物接触氧化法在污水处理中的应用与研究进展
• 2 试验目的及研究方法
• 2.1 问题提出和研究背景与意义
• 2.2 解决问题的思路
• 2.3 课题来源及研究内容
• 2.3.1 课题来源
• 2.3.2 研究内容
• 2.4 研究技术路线
• 2.5 试验装置与分析方法
• 2.5.1 试验装置及流程
• 2.5.2 试验用水
• 2.5.3 分析项目与分析方法
• 3 管锥形填料特性和应用基础试验研究与分析
• 3.1 理论分析与特性研究
• 3.1.1 管锥形填料的结构性能分析
• 3.1.2 管锥形填料的尺寸大小分析
• 3.1.3 反应器内管锥形填料堆积平均角度统计分析
• 3.1.4 管锥形填料的经济性分析
• 3.1.5 管锥形填料生物床沉淀截留作用分析
• 3.1.6 管锥形填料生物床污泥产率分析
• 3.1.7 管锥形填料生物床生物特性及净化效果分析
• 3.1.8 管锥形填料生物床流态分析
• 3.2 管锥形填料的沉淀截留性能试验
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 试验结果及分析
• 3.3 管锥形填料生物床水流流态试验与分析
• 3.3.1 试验原理
• 3.3.2 试验方法和结果与分析
• 3.4 管锥形填料对反应器内氧转移效率的影响试验研究
• 3.5 小结
• 4 管锥形填料生物床处理模拟生活污水试验研究
• 4.1 反应器启动挂膜
• 4.2 管锥形填料生物床有机物降解规律试验研究
• 4.2.1 HRT与 COD去除率的关系研究
• v）、污泥负荷（N_S）与 COD去除规律'>4.2.2 反应器容积负荷（N_v）、污泥负荷（N_S）与 COD去除规律
• 4.3 反应器内的微生物相随 HRT的变化规律
• 4.4 管锥形填料生物床抗冲击负荷性能试验研究
• 4.4.1 温度对有机物去除效果的影响
• 4.4.2 pH值对有机物去除效果的影响
• 4.4.3 有毒物质对有机物去除效果的影响
• 4.5 管锥形填料生物床对污水中氮的去除效果及影响因素研究
• 4⁺-N）的去除效果试验'>4.5.1 管锥形填料生物床对污水中氨氮（NH₄⁺-N）的去除效果试验
• 4.5.2 管锥形填料生物床对污水中总氮（TN）的去除效果试验
• 4.6 小结
• 5 管锥形填料生物床处理城市污水试验研究
• 5.1 西安市污水处理厂水质特性分析
• 5.2 试验目的和意义
• 5.3 试验装置与启动
• 5.3.1 试验装置与流程
• 5.3.2 试验水质
• 5.3.3 分析项目检测方法
• 5.3.4 反应器的启动
• 5.4 管锥形填料生物床对城市污水中有机物的去除规律与分析
• cr)去除与 HRT的关系研究'>5.4.1 有机物(COD_cr)去除与 HRT的关系研究
• v）和污泥负荷（N_s）的关系'>5.4.2 COD去除与容积负荷（N_v）和污泥负荷（N_s）的关系
• 5.4.3 小结
• 5.5 管锥形填料生物床对城市污水中氮的去除效果试验研究
• 4⁺-N）的去除效果试验'>5.5.1 管锥形填料生物床对污水中氨氮（NH₄⁺-N）的去除效果试验
• 5.5.2 管锥形填料生物床对污水中总氮（TN）的去除效果试验
• 5.5.3 管锥形填料生物床后置反硝化试验
• 5.6 生物相镜检与分析
• 5.7 小结
• 6 管锥形填料生物床有机物降解反应动力学研究
• 6.1 物料衡算法确定底物降解动力学数学模型
• 6.1.1 废水生物处理的反应动力学基本方程
• 6.1.2 动力学模型建立的条件与物料衡算
• 6.1.3 管锥形填料生物床底物降解动力学模型
• 6.1.4 模拟生活污水有机物降解动力学参数的确定
• 6.1.5 城市污水有机物降解动力学参数确定
• 6.2 比降解速率法确定底物降解动力学数学模型
• 6.2.1 模型的推导
• 6.2.2 模拟生活污水参数求解
• 6.2.3 城市污水参数确定
• 6.3 动力学研究方法的结果比较
• 6.4 小结
• 7 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 在研期间公开发表的论文与著作及获奖情况
• 附录 试验数据表