基于强化的A~2O工艺在污水处理厂升级改造中的应用研究

【摘要】：随着城市化的迅速发展,污水排放量持续增长,使得水资源污染严重,造成水质性缺水的危机,解决这个问题最直接的办法就是增加污水的处理量,提高污水处理厂处理标准,使城市污水成为一种稳定的水资源,能够再生并重新利用。为满足污水做为城市第二水源的要求,国内大部分早期建设的污水处理厂面临提标改造的问题。我国现阶段大部分污水处理厂采用活性污泥法处理污水,活性污泥法包括普通活性污泥法、氧化沟、SBR、AO、A2OO、UCT等。在我国采用A20工艺的污水处理厂约占50%以上。该工艺将厌氧／好氧除磷系统及缺氧／好氧脱氮系统结合,可以同时去除水中的有机物及氮和磷。但该工艺在活性污泥的整个循环过程中,硝化菌和反硝化菌由于生存环境的变化均处于激活、休眠、苏醒等交替运行的状态,有效利用率不高,不得不通过增大回流污泥量,增加污泥停留时间来弥补由此带来的一系列问题。在北方大部分地区低温期高达半年以上,由于低温对生物活性的抑制,需要增加温度校正系数,导致池体增加很多,但是脱氮效果不尽人意。本课题从增加生物量和改善微生物生存环境入手,创新的提出了“基于强化活性污泥法的A20生物处理技术用于污水处理厂升级改造”的设想。采用强化的A20技术的中试设备,经过2个月调试,系统对CODcr、氨氮、TN、TP的平均去除率分别为85%、70%、62.6%、87.7%。与普通A20法相比分别提高了14%、14.9%、10.3%、12.9%。反硝化液的回流量由原来的400%降低为200%,提高处理效率的同时,节能效果显著。动力学研究结果表明,有机物降解动力学方程可以用于计算系统氧化有机物所需要的时间。硝化反应时间关系动力学方程可以用于确定系统硝化所需时间。反硝化反应时间关系动力学方程可以用于确定系统缺氧池容积。该部分成果可以作为指导工程实践的依据。针对吉林省某县城1.4万m3/d的A20污水处理厂的一个系列进行改造,与未改造系统进行平行测试,其运行结果表明,CODcr、氨氮、TN、TP去除效率较原系统提高值分别达到10.1%、11.7%、13.1%、12.7%。该工艺具有可操作性强、节省占地、施工操作简单的优点,适用于活性污泥法工艺的污水处理厂的提标改造及新建的污水处理厂采用。本课题研究符合我国开源节流,可持续发展的基本国策,特别是为我国城市综合治理及利用再生水恢复景观水体开辟一条新路,因而必将具有广泛的应用前景,并推动我国水处理事业的发展。 【关键词】：强化A~2O生物处理工艺 活性污泥浓度 污泥回流比 硝化液回流 污水处理厂提标改造
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-12
• 物理量名称及符号表12-15
• 第1章 绪论15-32
• 1.1 课题研究背景15-18
• 1.2 北方城市污水处理厂升级改造技术现状及存在的问题18-19
• 1.3 污水处理技术发展现状分析19-24
• 1.3.1 污水除磷技术发展现状分析19-21
• 1.3.2 污水生物脱氮技术发展现状21-23
• 1.3.3 生物同步脱氮除磷工艺发展趋势23-24
• 1.4 生物膜法污水处理技术发展及应用24-27
• 1.4.1 曝气生物滤池技术发展现状25
• 1.4.2 移动床生物膜反应器(MBBR)技术及组合工艺发展现状25-27
• 1.5 基于强化活性污泥的A~2O生物处理技术的提出27-28
• 1.6 课题的来源、研究内容、目的和意义28-30
• 1.6.1 课题的来源28
• 1.6.2 课题的主要研究内容28-29
• 1.6.3 课题研究的目的29
• 1.6.4 研究的意义29-30
• 1.7 研究的技术路线30-32
• 第2章 实验材料与方法32-41
• 2.1 基于强化的A~2O工艺实验室模拟试验研究32-35
• 2.1.1 实验用水及水质32
• 2.1.2 试验设备32-34
• 2.1.3 泥水分离器的设计34
• 2.1.4 污泥培养和驯化试验34
• 2.1.5 试验运行参数设计34-35
• 2.1.6 分析检测方法35
• 2.2 基于强化的A~2O处理工艺中试实验35-41
• 2.2.1 试验规模35-36
• 2.2.2 进出水水质36
• 2.2.3 试验工艺流程36-37
• 2.2.4 试验主要装置37-38
• 2.2.5 活性污泥的培养和驯化38
• 2.2.6 分析项目及检测方法38-41
• 第3章 基于强化A20技术实验室模拟运行效能分析41-54
• 3.1 试验过程及数据分析41-48
• 3.1.1 调试阶段污染物去除效能分析41-44
• 3.1.2 pH变化对系统运行的影响44-46
• 3.1.3 两组工艺运行过程中污泥浓度对比46-47
• 3.1.4 两组工艺运行过程中SV/SVI值对比47
• 3.1.5 两组工艺运行过程中DO值对比47-48
• 3.2 两组工艺污染物去除效能分析48-53
• 3.2.1 COD_(cr)去除效能对比试验48-49
• 3.2.2 氨氮去除效能对比试验49-50
• 3.2.3 TN去除效能对比试验50-52
• 3.2.4 TP去除效能对比试验52-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第4章 中试试验运行效能分析54-81
• 4.1 联动通水试验54
• 4.2 污泥培养和驯化试验54-59
• 4.2.1 试验简述54
• 4.2.2 两套系统中活性污泥的培养54-55
• 4.2.3 取样及检测项目55-56
• 4.2.4 污泥培养调试阶段污染物去除效果分析56-59
• 4.2.5 本节小结59
• 4.3 硝化液回流比及污泥回流比对脱氮除磷运行效能的影响59-71
• 4.3.1 试验的提出59
• 4.3.2 试验目的59
• 4.3.3 试验参数59-60
• 4.3.4 试验运行效能分析60-70
• 4.3.5 本节小结70-71
• 4.4 稳定运行期间两组设备运行效能分析71-75
• 4.4.1 运行参数71
• 4.4.2 两组设备运行效能分析71-75
• 4.4.3 本节小结75
• 4.5 系统抗冲击负荷运行效能分析75-81
• 4.5.1 试验目的75
• 4.5.2 试验过程75-76
• 4.5.3 试验结果分析76-80
• 4.5.4 本节小结80-81
• 第5章 基于强化的A~2O生物处理技术动力学研究81-92
• 5.1 有机底物去除动力学研究81-83
• 5.1.1 Monod公式81-82
• 5.1.2 Eckenfelder公式82-83
• 5.2 硝化反应动力学公式83-84
• 5.2.1 氨氮氧化速度83
• 5.2.2 氨氮氧化的动力学公式83-84
• 5.3 生物反硝化反应动力学公式84-85
• 5.4 基于强化的A~2O工艺反应过程动力学研究85-90
• 5.4.1 活性污泥底物降解动力学分析85-86
• 5.4.2 强化A~2O系统内生物量与停留时间关系的动力学分析86-87
• 5.4.3 生物硝化反应动力学分析87-89
• 5.4.4 生物反硝化动力学分析89-90
• 5.5 本章小结90-92
• 第6章 基于强化的A~2O工艺在北方污水处理工程中的应用92-105
• 6.1 污水处理厂现状及存在的问题92-95
• 6.1.1 工程基本建设背景92
• 6.1.2 污水处理厂现状工艺流程92-94
• 6.1.3 现有建(构)筑物统计表94
• 6.1.4 改造工程方案比较94-95
• 6.2 改造工程总体设计95-96
• 6.2.1 进出水水质95-96
• 6.2.2 生化池系统工艺改造设计96
• 6.3 基于强化的A~2O系统活性污泥的培养96-98
• 6.4 两组系统对污染物的去除效能98-101
• 6.4.1 两组系统COD_(cr)去除效能分析98-99
• 6.4.2 两组系统氨氮去除效能分析99
• 6.4.3 两组系统TN去除效能分析99-100
• 6.4.4 两组系统TP去除效能分析100-101
• 6.4.5 调试阶段运行效能分析结论101
• 6.5 经济效益分析101-103
• 6.5.1 改造系列工程量清单101-102
• 6.5.2 改造前后的经济分析102-103
• 6.6 本章小结103-105
• 第7章 结论与建议105-107
• 7.1 本阶段所做的工作总结105-106
• 7.2 建议106-107
• 致谢107-108
• 参考文献108-115
• 博士生期间发表的论文及获得的荣誉115-117
• 获奖证书117-119
• 永久通讯地址119

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