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用于深度处理的生物砂滤工艺硝化性能及生物特性研究

作　者: 缪保芬
导　师: 李思敏
学　校: 河北工程大学
专　业: 市政工程
关键词: O/A两级生物砂滤 二级出水 硝化性能 生物特性 硝化动力学模型
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


对O/A两级生物砂滤工艺处理城市污水厂二级处理出水的硝化性能及生物特性进行了试验研究,试验结果表明:挂膜成功初期对原水中的CODCr、NH4+-N、TN平均去除率分别为26.4%、35.91%、25.72%,生物砂滤柱对CODCr和NH4+-N的去除率基本稳定所用的时间分别为25天和27天,硝化滤柱和反硝化滤柱分别以对NH4+-N和TN的去除率基本稳定作为挂膜成功的标志。在水力负荷为3.00m/h,气水比为2:1,且系统稳定运行时,生物砂滤工艺对各污染物的去除效果为:硝化砂滤柱对CODCr的平均去除率为32.1%,系统对氨氮的平均去除率为61.66%,系统对TN的平均去除率为38.54%,工艺系统对浊度的平均去除率为78.45%。分析了水温、水力负荷、气水比、NH4+-N容积负荷和有机容积负荷对生物砂滤硝化性能的影响,当生物砂滤柱运行控制水力负荷为3.0m/h、气水比为3:1、有机容积负荷为2.52kgCODCr/（m3滤料·d）、NH4+-N容积负荷为0.84kgNH4+-N/（m3滤料·d）时可以取得较好的处理效果。采用层次分析模型AHM得出水温、水力负荷、气水比、氨氮容积负荷和有机容积负荷的权重分别为0.355、0.289、0.283、0.263、0.118。在水温为26℃,气水比为3:1,水力负荷为3m/h,且系统稳定运行的条件下,通过测定发现附着在石英砂上的生物膜为超薄膜,硝化滤柱生物膜厚度为84.02μm ,反硝化滤柱生物膜厚度为59.08μm ;在硝化生物砂滤柱内生物膜量随着水流的方向先减少后增加,反硝化生物砂滤柱内生物膜量随着水流的方向自上而下逐渐减少;随滤柱深度增加,硝化生物砂滤柱和反硝化生物砂滤柱内生物活性均先增加后降低。生物砂滤柱硝化性能动力学模型为: KN1n（N/NO）+NO-N=qNh（其中氨氮降解速率q N与水力负荷h′的关系为qN = -1. 6263h′+10.295）,经验证:氨氮理论计算值与试验测定值之间的最大绝对误差为0.32mg/L,最大相对误差为7.21%,硝化性能动力学模型的理论计算结果与试验实测值基本接近。试验结果表明:O/A两级生物砂滤技术先进且经济合理,在城市污水深度处理领域有广阔的应用前景。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-23
  1.1 研究背景  11-14
    1.1.1 水资源现状  11-12
    1.1.2 水环境污染状况  12
    1.1.3 污水回用的必要性及现状  12-13
    1.1.4 污水回用技术概述  13-14
  1.2 生物砂滤技术研究概况  14-21
    1.2.1 启动挂膜的研究  15-16
    1.2.2 对污染物去除的研究  16-17
    1.2.3 影响因素的研究  17-18
    1.2.4 硝化反应动力学研究  18-19
    1.2.5 反冲洗的研究  19-20
    1.2.6 生物膜特性的研究  20-21
  1.3 研究目的与内容  21-23
    1.3.1 研究目的  21-22
    1.3.2 研究内容  22-23
第2章 试验条件与方法  23-30
  2.1 原水水质  23
  2.2 试验装置  23-25
  2.3 试验步骤  25
  2.4 检测项目与分析方法  25-30
    2.4.1 检测项目  25
    2.4.2 分析方法  25-30
第3章 O/A 两级生物砂滤工艺除污效果  30-38
  3.1 生物砂滤柱的挂膜启动  30-32
    3.1.1 挂膜方式  30
    3.1.2 生物砂滤柱挂膜启动  30-32
  3.2 生物砂滤工艺对各污染物的去除效果  32-36
    3.2.1 对COD_(Cr) 的去除效果  32-33
    3.2.2 对氨氮的去除效果  33-34
    3.2.3 对TN 的去除效果  34-35
    3.2.4 对浊度的去除效果  35-36
  3.3 本章小结  36-38
第4章 生物砂滤硝化性能影响因素分析、优化控制及评价  38-57
  4.1 水温对生物砂滤硝化性能的影响  38-40
    4.1.1 水温对氨氮、硝酸盐氮去除效果的影响  39
    4.1.2 水温对TN 去除效果的影响  39-40
  4.2 气水比对生物砂滤硝化性能的影响  40-43
    4.2.1 气水比对氨氮、硝酸盐氮去除效果的影响  41-42
    4.2.2 气水比对TN 去除效果的影响  42-43
    4.2.3 气水比的优化控制  43
  4.3 水力负荷对生物砂滤硝化性能的影响  43-46
    4.3.1 水力负荷对氨氮、硝酸盐氮去除效果的影响  44-45
    4.3.2 水力负荷对TN 去除效果的影响  45
    4.3.3 水力负荷的优化控制  45-46
  4.4 NH_4~+-N 容积负荷对生物砂滤硝化性能的影响  46-48
    4.4.1 NH_4~+-N 容积负荷对氨氮、硝酸盐氮去除效果的影响  46-47
    4.4.2 NH_4~+-N 容积负荷对TN 去除效果的影响  47-48
    4.4.3 NH_4~+-N 容积负荷的优化控制  48
  4.5 有机容积负荷对生物砂滤硝化性能的影响  48-51
    4.5.1 有机容积负荷对氨氮、硝酸盐氮去除效果的影响  49-50
    4.5.2 有机容积负荷对TN 去除效果的影响  50
    4.5.3 有机容积负荷的优化控制  50-51
  4.6 生物砂滤硝化性能影响因素的属性层次分析  51-55
    4.6.1 层次分析法AHP  51
    4.6.2 1–9 比例标度  51-52
    4.6.3 AHM 模型  52-53
    4.6.4 硝化性能影响因素分析  53
    4.6.5 建立递阶层次结构  53-54
    4.6.6 硝化性能影响因素综合评价体系  54-55
  4.7 本章小结  55-57
第5章 生物砂滤池生物特性的研究  57-70
  5.1 生物膜厚度测定  57-58
  5.2 生物砂滤柱中生物量分析  58-60
    5.2.1 不同时期生物量分析  58-59
    5.2.2 不同柱深处生物量分析  59-60
  5.3 生物量影响因素分析  60-62
    5.3.1 温度对生物量的影响  60-61
    5.3.2 气水比对生物量的影响  61-62
    5.3.3 水力负荷对生物量的影响  62
  5.4 硝化滤柱生物活性分析  62-64
    5.4.1 不同时期生物活性分析  62-64
  5.5 生物活性影响因素分析  64-67
    5.5.1 温度对生物活性的影响  64-65
    5.5.2 气水比对生物活性的影响  65-66
    5.5.3 水力负荷对生物活性的影响  66-67
  5.6 生物相变化特征  67-68
  5.7 本章小结  68-70
第6章 生物砂滤硝化动力学模型研究  70-77
  6.1 生物膜法硝化性能机理  70-71
  6.2 生物砂滤硝化性能动力学模型  71-76
    6.2.1 模型的假设  71
    6.2.2 生物砂滤硝化性能动力学模型的推导  71-73
    6.2.3 qN 的确定  73-75
    6.2.4 生物砂滤硝化性能动力学模型验证  75-76
  6.3 本章小结  76-77
结论  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-85
作者简介  85-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86
攻读硕士学位期间参加的科研项目  86-87

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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