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低C/N城市污水污染物去除试验及模型研究

作　者: 魏文涛
导　师: 赫俊国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 污水处理低C/N 反硝化除磷填料模型
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

牡丹江是松花江第二大支流，全长726公里，流域面积3.1万平方公里，是我国重要的河流之一。近年来，随着沿岸经济的发展，牡丹江受到的污染日益严重。为保障牡丹江水质安全，针对牡丹江污水厂在低C/N进水条件下处理效果较差的问题，在“十二五”水专项课题的资助下，本试验以改良A2/O工艺为基础，增设从二沉池到好氧首端的污泥回流，并在好氧段投加了填料，研究了试验工艺对低C/N污水的处理效果并建立污染物去除模型。本试验进行了试验工艺影响因素研究，结果表明，在控制厌氧段溶解氧<0.2mg/L、（预）缺氧段溶解氧0.2mg/L～0.5mg/L、好氧段溶解氧在2.5mg/L～3.5mg/L，进水比为1:9，MLSS为3000～4000mg/L，SRT为15d左右的前提条件下，当预缺氧段污泥回流比为15%、好氧段污泥回流比为30%、硝化液回流比为300%时，系统的技术经济效果最佳。此时，COD出水浓度为40.88mg/L，去除率为81.83%；氨氮的出水浓度为1.56mg/L，去除率为95.83%；TN的出水浓度为8.18mg/L，去除率为87.47%；TP的出水浓度为0.15mg/L，去除率为96.49%。试验研究了不同进水C/N条件下工艺的处理效能，结果表明，当进水C/N分别为2.5、3.0、3.5、4.0时，出水COD、氨氮、总氮、总磷四项指标均满足国家一级A排放标准；进水C/N为2.0时，总氮指标不满足国家一级A排放标准。有机物降解效果与硝化效果受进水C/N的影响不大。当进水C/N低于3.0以下时，脱氮效果受到显著影响，除磷效果受到较大影响。当进水C/N在3.0～4.0之间时，脱氮除磷效率较为接近。针对进水C/N为2.0时总氮超标的问题，试验调整进水方式为分段进水，最佳分段进水比为0.3，此条件下出水COD、氨氮、总氮、总磷四项指标均可满足国家一级A排放标准。试验进行了填料比选，根据5种填料在低C/N水质条件下的挂膜速度以及单位填料上的微生物量大小，确定组合填料为试验投加填料，并将其投加到好氧段第一格内。结果表明，投加填料强化了好氧段内的硝化效果与同步硝化反硝化效果，但同时降低了除磷效率。在40%、60%、80%三种投加比条件下，出水COD、氨氮、总氮、总磷四项指标均满足国家一级A排放标准。由于投加比为60%时，COD、氨氮及总氮的去除率最高，最终确定填料的最佳投加比为60%。试验研究了投加填料后调整污泥龄对工艺脱氮除磷的影响，结果表明，投加填料有效地缓解了脱氮与除磷之间存在的污泥龄矛盾，通过加大排泥量缩短系统的污泥龄，可以在合理降低脱氮效率的基础上大大提高了系统的除磷效率。在SRT分别为14d、12d、10d、8d、6d时，出水氨氮、总氮与总磷指标均满足国家一级A排放标准。由于SRT为6d时的总磷指标已接近标准要求的限值，因此为保证系统出水水质稳定达标，SRT最小应为8d。试验进行了厌氧段有机物降解模型、缺氧段反硝化除磷模型以及好氧段硝化模型的研究，建立了厌氧段出水COD浓度、缺氧段出水总磷浓度以及好氧段出水氨氮浓度的稳态公式。厌氧段有机物降解模型中出水COD浓度预测值与试验实测值之间的最大偏差率为15.96%，最小为2.36%；缺氧段反硝化除磷模型中缺氧段出水总磷浓度预测值与试验实测值之间的最大偏差率为12.79%，最小为6.5%；好氧段硝化模型中出水氨氮浓度预测值与试验实测值之间的最大偏差率为6.16%，最小为3.47%。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题的背景、研究目的及意义  11-12
    1.1.1 课题的背景  11
    1.1.2 研究的目的及意义  11-12
  1.2 低 C/N 污水研究现状及 A~2/O 工艺的改良  12-17
    1.2.1 低 C/N 污水研究现状  12-13
    1.2.2 A~2/O 工艺的改良  13-17
  1.3 污染物降解模型的研究现状  17-18
    1.3.1 活性污泥模型  17
    1.3.2 生物膜模型  17-18
  1.4 课题的来源及主要内容  18-19
    1.4.1 课题来源  18
    1.4.2 课题研究的主要内容  18-19
第2章试验材料与方法  19-24
  2.1 试验装置及仪器设备  19-21
    2.1.1 试验装置  19-20
    2.1.2 试验主要设备及仪器  20-21
  2.2 试验水质及填料  21-22
    2.2.1 试验水质及污泥来源  21-22
    2.2.2 填料的选择  22
  2.3 试验测试项目及分析方法  22-23
  2.4 试验技术路线图  23-24
第3章改良 A~2/O 工艺的处理效能试验研究  24-52
  3.1 引言  24
  3.2 反应器的启动  24
  3.3 预缺氧段污泥回流比对工艺处理效能的影响分析  24-29
    3.3.1 对 COD 去除效果的影响  25-26
    3.3.2 对氨氮去除效果的影响  26-27
    3.3.3 对总氮去除效果的影响  27-28
    3.3.4 对总磷去除效果的影响  28-29
  3.4 好氧段污泥回流比对工艺处理效能的影响分析  29-33
    3.4.1 对 COD 去除效果的影响  29-30
    3.4.2 对氨氮去除效果的影响  30-31
    3.4.3 对总氮去除效果的影响  31-32
    3.4.4 对总磷去除效果的影响  32-33
  3.5 硝化液回流比对工艺处理效能的影响分析  33-38
    3.5.1 对 COD 去除效果的影响  33-34
    3.5.2 对氨氮去除效果的影响  34-35
    3.5.3 对总氮去除效果的影响  35-36
    3.5.4 对总磷去除效果的影响  36-38
  3.6 进水 C/N 对工艺处理效能的影响分析  38-44
    3.6.1 对 COD 去除效果的影响  38-39
    3.6.2 对氨氮去除效果的影响  39-41
    3.6.3 对总氮去除效果的影响  41-42
    3.6.4 对总磷去除效果的影响  42-44
  3.7 分段进水对工艺处理效能的影响分析  44-50
    3.7.1 对 COD 去除效果的影响  44-46
    3.7.2 对氨氮去除效果的影响  46-47
    3.7.3 对总氮去除效果的影响  47-49
    3.7.4 对总磷去除效果的影响  49-50
  3.8 最佳工况点确定  50
  3.9 本章小结  50-52
第4章填料比选及其对工艺处理效能的影响研究  52-69
  4.1 引言  52
  4.2 填料挂膜启动  52-53
  4.3 填料挂膜阶段的特性分析  53-59
    4.3.1 各种填料的 SBBR 系统对 COD 的去除效果  53-54
    4.3.2 各种填料的 SBBR 系统对氨氮的去除效果  54-55
    4.3.3 各 SBBR 系统内悬浮污泥浓度的测定  55-57
    4.3.4 各种填料的微生物相观察  57-58
    4.3.5 两种填料上生物膜浓度的测定  58-59
  4.4 填料的确定  59
  4.5 填料投加比对工艺处理效能的影响分析  59-63
    4.5.1 对 COD 去除效果的影响  59-60
    4.5.2 对氨氮去除效果的影响  60-61
    4.5.3 对总氮去除效果的影响  61-62
    4.5.4 对总磷去除效果的影响  62-63
  4.6 污泥龄调整对工艺脱氮除磷效果的影响分析  63-67
    4.6.1 对脱氮效果的影响  63-66
    4.6.2 对除磷效果的影响  66-67
  4.7 本章小结  67-69
第5章污染物降解模型研究  69-80
  5.1 引言  69
  5.2 厌氧段有机物降解模型的建立与验证  69-74
    5.2.1 水质组分的测定  69-71
    5.2.2 模型条件的假设  71
    5.2.3 模型方程的建立  71-72
    5.2.4 模型参数的取值  72-73
    5.2.5 模型的验证与偏差分析  73-74
  5.3 缺氧段反硝化除磷模型的建立与验证  74-76
    5.3.1 模型条件的假设  74
    5.3.2 模型方程的建立  74-75
    5.3.3 模型参数的取值  75
    5.3.4 模型的验证与偏差分析  75-76
  5.4 好氧段硝化模型的建立与验证  76-79
    5.4.1 模型条件的假设  76
    5.4.2 模型方程的建立  76-77
    5.4.3 模型参数的取值  77-78
    5.4.4 模型的验证与偏差分析  78-79
  5.5 本章小结  79-80
结论  80-82
参考文献  82-87
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  87-89
致谢  89

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