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旋流选择作用及溶氧传递效率对好氧颗粒污泥形成的影响

作　者: 赵敏
导　师: 李志华
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 好氧颗粒污泥旋流选择作用体积溶氧传递系数
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

好氧颗粒污泥是近年来发展的一种新的污水处理技术，但因其致密结构导致的传质限制，使其对基质和氧等的竞争能力较弱而不宜在传统的活性污泥系统中培养。研究者们多通过增加选择沉淀压即减少污泥系统的沉淀时间而将絮体排出反应器，这样就可以将沉淀性能好的颗粒保留在反应器中。随着反应器的不断运行，污泥系统中形成了不同粒径、不同密实度的颗粒污泥，尤其是一些粒径及密实度较大的颗粒，传质受限较大故而竞争能力弱，易发生颗粒内部厌氧水解的现象，导致颗粒污泥系统不稳定。故处理好反应器内各好氧颗粒污泥间的竞争问题可以维持系统的稳定性。本实验主要通过两种途径来减弱颗粒间的竞争。首先，通过排泥的方式将大粒径及大密度的颗粒污泥排出反应器，但传统的混合排泥方式很难将其排出，本研究试图使用旋流器将其排出反应器；其次，通过提高反应器的体积溶解氧传递系数（kLa），确保反应器内充足的溶解氧，从而降低大颗粒的传质受限，故而从理论上讲也可以缓解颗粒间的竞争关系。本实验是在低COD和低氨氮条件下研究旋流选择作用及体积溶氧传递系数对好氧颗粒污泥形成过程的影响，项目研究成果对于颗粒污泥的培养及此系统长期稳定的运行具有重要的指导意义。通过研究得出了以下的结论：(1)通过对带旋流器的反应器中的颗粒污泥及其排出的颗粒污泥的密度、粒径的研究发现，旋流器能将密度及粒径大的颗粒污泥排出反应器。带旋流器反应器内污泥的平均密度和平均粒径分别为1.003～1.006g/cm3和0.77～1.04mm，而其中排出污泥的平均密度和平均粒径分别为1.005～1.010g/cm3和0.97～1.14mm，可见旋流器确实能将大粒径、高密度的颗粒污泥排出反应器。(2)带旋流器的反应器中颗粒化进程比较缓慢。带旋流器的反应器中蛋白质与糖类的比值比不带旋流器的反应器中的低，不利于污泥的聚集，其中前者污泥在第53天时颗粒化，后者污泥在第41天时颗粒化。(3)带旋流器反应器中形成的颗粒污泥的孔隙率比较低，并且没有因为排出粒径及密度大的好氧颗粒污泥而降低其沉降性能。带旋流器反应器中颗粒污泥的SVI为74±16mL/g，不带旋流器的反应器中为78±25mL/g，差别不大。(4)反应器上加入旋流器后，不会影响其中培养出的颗粒污泥对COD和氨氮的处理效果。带旋流器的反应器对COD和氨氮的去除率分别为(92.68±1.86)%和(97.68±1.63)%，不带旋流器的反应器对COD和氨氮的去除率分别为(92.57±1.74)%和(97.60±1.47)%，基本上没有差别。(5) k_La高的反应器中活性污泥颗粒化进程比较快但系统不稳定。k_La高的反应器中的污泥在第25天时颗粒化，k_La低的在第41天时颗粒化，并且发现前者在第37天时出水中含有大量亚硝酸盐氮、出水变浑浊，后者在运行至第91天时也没有出现这种情况。(6)不同k_La反应器中培养出的颗粒污泥对COD的去除效率变化不大，但对氨氮的去除效率变化较大。k_La低的反应器对COD去除率为(92.57±1.74)%，kLa高的为(92.51±1.59)%，基本上没有区别。k_La低的反应器中出水氨氮的浓度一直维持在1mg/L左右，但k_La高的反应器中出水氨氮的浓度从开始启动时的0到完全颗粒化的18mg/L，变化较大。(7)通过对两个小实验中出水水质的比较可知，采用在反应器中添加旋流器来缓解反应器内竞争关系的办法更切合实际。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
1 绪论  11-20
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 研究的目的及意义  12-13
  1.3 课题的来源  13
  1.4 国内外的研究现状简介  13-17
    1.4.1 间歇式活性污泥法（SBR）的研究现状  13-14
    1.4.2 好氧颗粒污泥的研究现状  14-17
    1.4.3 体积溶氧传递系数的研究现状  17
  1.5 实验的技术路线  17-18
  1.6 实验的主要内容  18-20
2 实验内容及研究方法  20-30
  2.1 实验方案  20-22
    2.1.1 实验装置的基本流程及原理  20-21
    2.1.2 反应器运行方式  21
    2.1.3 污泥接种及进水水质  21-22
    2.1.4 实验主要监测量  22
  2.2 实验分析方法  22-30
    2.2.1 污泥形态的观察  22
    2.2.2 颗粒沉速的分析方法  22-23
    2.2.3 污泥密度的分析方法  23
    2.2.4 颗粒粒径的分析方法  23
    2.2.5 颗粒污泥孔隙率的分析方法  23-24
    2.2.6 相对疏水性的分析方法  24
    2.2.7 污泥浓度的分析方法  24-25
    2.2.8 污泥沉降指数的分析方法  25
    2.2.9 水质分析方法  25-26
    2.2.10 污泥龄的分析方法  26
    2.2.11 胞外聚合物的分析方法  26-27
    2.2.12 圆度的测定方法  27-28
    2.2.13 pH、DO 的测量方法  28
    2.2.14 反应器 k_La 的测定方法  28
    2.2.15 污泥颗粒化时间的确定方法  28-30
3 水力旋流条件对颗粒污泥致密性影响的初步探究  30-51
  3.1 水力旋流条件对好氧颗粒污泥形成的影响  31-34
    3.1.1 水力旋流条件对好氧颗粒污泥形态的影响  31-33
    3.1.2 水力旋流条件对好氧颗粒污泥圆度的影响  33-34
  3.2 水力旋流条件对好氧颗粒污泥致密过程的影响  34-42
    3.2.1 反应器的排泥情况简介  34-37
    3.2.2 水力旋流条件对污泥密度的影响  37-38
    3.2.3 水力旋流条件对好氧颗粒污泥沉速的影响  38-41
    3.2.4 水力旋流条件对污泥平均粒径的影响  41-42
  3.3 运行情况分析  42-50
    3.3.1 pH 值、DO 的变化  42-43
    3.3.2 污泥性质比较  43-47
    3.3.3 水力旋流条件对出水水质的影响  47-49
    3.3.4 水力旋流条件对物化性质的影响  49-50
  3.4 实验总结  50-51
4 体积溶氧传递系数对好氧颗粒污泥系统影响的初步研究  51-61
  4.1 不同曝气装置对 k_La 的影响  52-53
  4.2 k_La 对活性污泥颗粒化进程的影响  53-55
    4.2.1 k_La 对活性污泥颗粒化时间的影响  53
    4.2.2 k_La 对活性污泥颗粒化进程的影响分析  53-55
  4.3 k_La 对出水水质的影响  55-60
    4.3.1 k_La 对 COD 的去除效率的影响分析  55-57
    4.3.2 k_La 对氨氮的去除效率的影响分析  57-60
  4.4 实验总结  60-61
5 结论与建议  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 建议  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-70
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  70

旋流选择作用及溶氧传递效率对好氧颗粒污泥形成的影响

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