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前置反硝化UBAF处理城市污水脱氮性能研究

作　者: 陈利娜
导　师: 李思敏
学　校: 河北工程大学
专　业: 市政工程
关键词: 上流式曝气生物滤池前置反硝化城市污水脱氮
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

前置反硝化上向流曝气生物滤池（Up-flow Biological Aerated Filter,UBAF）工艺是将传统的A/O原理应用于UBAF工艺的新工艺,可在有效的降解了污废水中的有机污染物的同时,具有良好的硝化脱氮效果。本试验采用前置反硝化UBAF处理城市污水,研究了前置反硝化UBAF工艺的脱氮性能。分析了不同水力负荷、气水比、回流比、有机负荷、氨氮负荷、温度和pH值以及反冲洗对前置反硝化UBAF工艺的脱氮效果的影响。试验结果表明,前置反硝化曝气生物滤池具有良好的除碳脱氮性能。前置反硝化UBAF采用接种挂膜法进行挂膜,当出水CODCr及NH₄⁺-N的去除率达到75%左右,视为挂膜成功,整个挂膜启动历时20天。前置反硝化UBAF工艺对有机污染物的去除效果显著,对含氮有机污染物去除应用中潜力较大,CODCr平均去除率为90.97%,NH₄⁺-N为92.73%,TN为74.52%。出水均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级A标准。在不同水力负荷下,系统对NH₄⁺-N和TN的去除效果先上升后下降,水力负荷为1.11m/h时,脱氮效能最好。当气水比为3:1时,TN的去除率最高。适量的增加回流比有利于前置反硝化UBAF系统对NH₄⁺-N和TN的去除,回流比为200%时,系统对污染物的平均去除率最好。随着有机容积负荷和NH₄⁺-N容积负荷的增加,前置反硝化UBAF总体脱氮性能下降,但整个反应系统具有较强的抗有机容积负荷冲击的能力。温度对滤池的NH₄⁺-N和TN效果具有很大的影响,当温度在大于20℃左右时,NH₄⁺-N和TN的平均去除率都比较好。根据进水水质不同,UBAF反应器运行5⁷天后需要进行反冲洗。采用气水联合反冲洗,先用气冲,时间约为4min;接着气、水联合反冲洗,水冲洗强度为5⁷L（m2·s）,气冲强度为13¹7L（m2·s）,时间约为3min;再用水洗,冲洗时间约为4min。反冲洗对反硝化菌的影响小于对硝化菌的影响。前置反硝化UBAF在运行过程中稳定性较高,反冲洗带来的负面影响较小,处理能力的下降会在短时间内得到恢复。NH₄⁺-N和TN的去除效果达到正常值时,均需要9个小时左右。并推导出前置反硝化UBAF反硝化动力学的模型: C e = C0 ?e?kθ,其中k = ?12 .204θ+10.239

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-23
  1.1 研究背景和意义  11-13
    1.1.1 水体中氮的来源  11
    1.1.2 氮元素污染的危害  11-12
    1.1.3 水体富营养化  12-13
  1.2 生物脱氮技术概况  13-17
    1.2.1 常规的脱氮工艺及存在问题  13-14
    1.2.2 生物脱氮的新理论和新技术研究  14-17
  1.3 曝气生物滤池研究进展  17-20
    1.3.1 BAF 的工作原理  18
    1.3.2 BAF 脱氮技术的发展  18-20
  1.4 前置反硝化UBAF 工艺  20
  1.5 课题的提出及研究内容  20-23
    1.5.1 本课题研究的意义  20-21
    1.5.2 本课题研究的内容  21
    1.5.3 试验技术关键  21-23
第2章试验装置与方法  23-26
  2.1 试验装置  23-24
  2.2 滤料  24-25
  2.3 试验水质  25
  2.4 试验的分析项目和方法  25-26
第3章前置反硝化UBAF 的启动与处理效能  26-35
  3.1 前置反硝化UBAF 的挂膜  26-27
  3.2 前置反硝化UBAF 启动运行效果  27-29
    3.2.1 挂膜期间对CODCr 的去除效果  27-28
    3.2.2 挂膜期间对NH_4~+-N 的去除效果  28-29
    3.2.3 微生物相观察分析  29
  3.3 前置反硝化UBAF 的处理效能  29-34
    3.3.1 对CODCr 的去除效果  29-30
    3.3.2 对NH_4~+-N 的去除效果  30-31
    3.3.3 对TN 的去除效果  31-33
    3.3.4 对浊度的去除效果  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章前置反硝化UBAF 空间特性变化及脱氮机理研究  35-42
  4.1 前置反硝化UBAF 空间特性的变化  35-38
    4.1.1 CODCr 沿滤层高度的变化  35-36
    4.1.2 NH_4~+-N 沿滤层高度的变化  36-37
    4.1.3 TN 及含氮化合物沿滤层高度的变化  37-38
  4.2 前置反硝化UBAF 反应器脱氮机理研究  38-41
    4.2.1 硝化机理  39
    4.2.3 反硝化机理  39-41
  4.3 本章小结  41-42
第5章前置反硝化UBAF 脱氮性能的影响因素研究  42-62
  5.1 水力负荷对前置反硝化UBAF 脱氮性能的影响  42-46
    5.1.1 水力负荷对CODCr 和NH_4~+-N 的去除效果的影响  42-44
    5.1.2 水力负荷对TN 的去除效果的影响  44-46
  5.2 气水比对前置反硝化UBAF 脱氮性能的影响  46-49
    5.2.2 气水比对CODCr 和NH_4~+-N 的去除效果的影响  46-47
    5.2.3 气水比对TN 的去除效果的影响  47-49
  5.3 回流比对前置反硝化UBAF 脱氮性能的影响  49-53
    5.3.1 回流比对CODCr 和NH_4~+-N 的去除效果的影响  49-51
    5.3.2 回流比对TN 的去除效果的影响  51-53
  5.4 有机负荷对前置反硝化UBAF 脱氮性能的影响  53-55
    5.4.1 有机负荷对NH_4~+-N 的去除效果的影响  53-54
    5.4.2 有机负荷对TN 的去除效果的影响  54-55
  5.5 氨氮负荷对前置反硝化UBAF 脱氮性能的影响  55-58
    5.5.1 氨氮负荷对系统NH_4~+-N 的去除效果的影响  56
    5.5.2 氨氮负荷对系统TN 的去除效果的影响  56-58
  5.6 温度对前置反硝化UBAF 脱氮性能的影响  58-60
    5.6.1 温度对NH_4~+-N 去除的影响  58-59
    5.6.2 温度对TN 去除的影响  59-60
  5.7 pH 对前置反硝化UBAF 脱氮性能的影响  60
  5.8 本章小结  60-62
第6章前置反硝化UBAF 的反冲洗特性的研究  62-68
  6.1 反冲洗理论  62-63
  6.2 反冲洗周期  63
  6.3 反冲洗强度与反冲洗时间的确定  63-64
  6.4 反冲洗后前置反硝化UBAF 脱氮效果的恢复  64-67
    6.4.1 反冲洗后对去除CODCr 的恢复  64-65
    6.4.2 反冲洗后对去除NH_4~+-N 的恢复  65-66
    6.4.3 反冲洗后对去除TN 的恢复  66-67
  6.5 本章小结  67-68
第7章前置反硝化UBAF 反硝化动力学研究  68-77
  7.1 反硝化的传质过程分析  68-69
  7.2 反硝化动力学模型  69-72
  7.3 试验条件下反硝化动力学模型的结果  72-73
  7.4 动力学常数的确定  73-75
  7.5 前置反硝化UBAF 反硝化动力学模型的验证  75-76
  7.6 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

前置反硝化UBAF处理城市污水脱氮性能研究

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