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新型曝气生物滤池深度脱氮除磷研究

作　者: 余少杰
导　师: 彭书传
学　校: 合肥工业大学
专　业: 环境科学
关键词: 沸石复合填料曝气生物滤池深度脱氮除磷
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

由于沸石具有多孔径、表面粗糙以及较强的吸附性能，因此，本文使用0.15~0.18mm天然斜发沸石粉为主要原料，水泥，纸浆为粘结和成孔剂，养护制备出粒径为5~9mm的球形沸石复合滤料，其孔隙率为46.8%，表观密度为1.65g/cm3，强度为76.8N，堆积密度为0.965g/cm3。对复合沸石填料利用X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)进行成分分析，内外表面的扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscorp, SEM)观察，以及氨氮和磷的静态吸附试验，研究结果表明：复合沸石填料外表面粗糙，且内部孔隙间贯通性强，便于微生物附着以及进入滤料内部生长，有利于提高挂膜生物量：填料氨氮和磷的吸附量分别为1.20mg N/g和0.39mg P/g。将制备沸石复合填料装填自制反应柱，以人工配置低浓度含氨氮磷模拟废水，构建曝气生物滤池实验室规模装置，采用上流式进水进行吸附脱氮除磷，对系统的挂膜启动进行性能研究，完成硝化微生物的挂膜培养，在BAF启动挂膜阶段，采用低滤速进水和适中的曝气强度进行模拟废水的动态处理试验，实验结果表明：保持进水氨氮浓度和磷酸盐浓度分别为在10~15mg N/L和1.5~2mg P/L。水力停留时间为5.4h，滤速为0.16m/h，温度在室温，水温范围为16.2±2.0℃，pH在7.3±0.2，DO为6mg/L气水比在2-3:1的条件下，氨氮和磷酸盐的去除率分别在71.43%~99.46%和在28.9%~83.0%之间。稳定运行阶段，主要考察不同气水比，不同水力停留时间（HydraulicRetention Time, HRT）时曝气生物滤池（Biological Aerated Filter, BAF）脱氮除磷的效果。研究结果表明：在气水比为0.25:1，HRT=5.4h，平均水温为26.7℃，pH为7.3时，NH4+-N去除率基本达到99.5%以上，且保证BAF中没有高于0.01mgN/L的NO2--N，但TN的平均去除效率仅为38.5%左右，除磷效率平均为35.9%左右，效果欠佳。随着HRT的减少，水力负荷的增大，出水NH4+-N、TP浓度都有一定的浮动，且基本随着HRT的减少，出水NH4+-N、TP、NOx--N以及总氮浓度有增大的趋势，以TN、TP的增幅较为明显，反应器在低有机负荷情况下在设定HRT下稳定性适中，脱NH4+-N能力较好，TP去除效果欠佳。为了更好的降低能耗，实现BAF对低浓度氮磷废水的处理，采用新型的间歇式曝气再生工艺，在进行间歇式运行初探中考察不同空曝时间对反应器能够稳定运行的时间以及不同空曝时间对反应器生物和填料再生性能的影响，稳定运行的标准为氨氮出水≤2mg N/L，超出规定浓度时，继续运行一天监测，后停止运行，按照设定时间进行空曝，停曝后继续进水运行反应器；研究结果表明：以24h鼓风空曝综合运行效果最佳，反应器在进水pH、T、TOC/TC基本保持不变的基础下，能够稳定运行（出水NH4+-N≤2mg/L时）时间为6天，平均脱氮除磷效果分别为63.3%和26.4%，NH4+-N平均去除率为84.1%。

全文目录

致谢  7-8
摘要  8-10
ABSTRACT  10-15
插图清单  15-16
表格清单  16-17
第一章绪论  17-28
  1.1 研究背景  17-20
    1.1.1 我国水资源现状  17-19
    1.1.2 污水深度处理的必要性  19-20
  1.2 污水深度处理概述  20-22
    1.2.1 污水深度处理国内外现状  20-21
    1.2.2 污水深度处理技术  21-22
  1.3 曝气生物滤池技术  22-23
    1.3.1 曝气生物滤池的发展  22
    1.3.2 曝气生物滤池的原理  22-23
  1.4 曝气生物滤池在水处理中的应用及挂膜原理  23-26
    1.4.1 曝气生物滤池填料研究进展  23
    1.4.2 曝气生物滤池脱氮除磷研究进展  23-25
    1.4.3 挂膜形成过程机理及方式  25-26
  1.5 研究内容、意义及技术路线  26-28
    1.5.1 课题研究的主要内容  26
    1.5.2 研究目的  26-27
    1.5.3 课题的创新点和优点  27-28
第二章实验材料、设备和方法  28-31
  2.1 主要实验仪器  28
  2.2 主要实验试剂  28-29
  2.3 实验材料  29
  2.4 分析测试方法  29-31
第三章低密度沸石复合填料的制备及性能测定  31-42
  3.1 实验原料  31-33
  3.2 制备方法  33-37
    3.2.1 工艺流程  33
    3.2.2 制备过程  33-34
    3.2.3 填料优化配方  34-37
  3.3 填料性能测定  37-41
    3.3.1 测定方法  37
    3.3.2 样品填料物理性能  37-39
    3.3.3 填料对氨氮、磷饱和吸附量的测定  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章新型复合沸石填料 BAF 启动性能研究  42-50
  4.1 实验方案设计  42-44
    4.1.1 试验装置  42-43
    4.1.2 填料性质  43
    4.1.3 原水水质  43-44
  4.2 实验方法  44-45
    4.2.1 接种污泥的硝化细菌富集培养  44-45
    4.2.2 运行工况  45
    4.2.3 实验主要分析测试方法  45
  4.3 启动挂膜阶段性能实验  45-48
    4.3.1 启动期间 pH，水温，DO 以及 TOC/TC/TN 的变化  45-47
    4.3.2 启动阶段 NH4+-N、TP、NO2--N、COD 的变化情况分析  47-48
  4.4 ZCF 启动阶段挂膜后扫描电镜（SEM）图  48-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章低浓度氮磷废水处理工艺研究  50-66
  5.1 不同气水比对 BAF 处理效果影响  50-55
    5.1.1 不同气水比对水温、pH、DO 、TOC、TC 的影响  50-53
    5.1.2 不同气水比对 NH4+-N、NOx--N、TN 的影响  53-54
    5.1.3 不同气水比对磷的处理影响  54-55
  5.2 水力停留时间(HRT)对 BAF 处理效果影响  55-60
    5.2.1 HRT 对 TC,TOC 的影响  55-58
    5.2.2 HRT 对 NH4+-N、NOx-N,TN 变化的影响  58-59
    5.2.3 HRT 对 TP 处理效果影响  59-60
  5.3 BAF 反应器间歇式曝气再生工艺的初步研究  60-64
    5.3.1 空曝时间对反应器稳定运行期内 pH、T、TOC/TC 的影响  61-62
    5.3.2 空曝时间对反应器脱氮效果的影响  62-63
    5.3.3 空曝时间对反应器除磷效果的影响  63-64
  5.4 小结  64-66
第六章结论与建议  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 建议  67-68
参考文献  68-74
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况  74-75

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