污水处理中沉砂池去除高浓度悬浮物效能与运行优化

【摘要】：深圳是一座快速发展的新兴城市，2006年深圳展开“排水管网清源行动”从源头上规范排水管理，实现雨污分流。但是由于深圳现有城中村农民房或其他私人自建房等粗放式建设造成了排水设施混乱，普遍存在着雨污混流、错接乱排现象；另外，深圳持续不断的建设当中，部分不法工程商通过乱倒乱排处理工程垃圾，使得深圳污水中悬浮物含量近三年年均超过设计浓度，达278.30~407.25mg/L，最高浓度达1902mg/L；BOD年平均浓度不足150mg/L。高浓度的悬浮物给污水处理厂的预处理单元带来冲击，对处理工艺、设备和管道带来不利的影响。但随着活性污泥法在工艺上的发展，特别水体富营养化问题越来越引起人们的关注，污水处理在有效去除BOD和SS的同时也要去除氮、磷等营养物质。针对深圳污水低浓度有机物的情况，生物脱氮除磷工艺的碳源，尤其是易降解COD常常不充足。因而，减少初沉池的截留，使进入初沉池的有机物作为新陈代谢的基质参与到后续微生物生化反应中，应而取消初沉池被广为推广。然而日益增加的悬浮物浓度使得原本的沉砂池负荷不了，本课题通过模型试验探寻预处理单元最佳的运行参数以解决现状问题。 通过文献研究选出旋流沉砂池和曝气沉砂池作为主要研究对象，针对各自不同运行参数进行了大量试验分析。本研究主要获得以下研究成果： （1）深圳污水厂进水中悬浮物浓度达400~500mg/L，尤其以春冬季为甚；进水含砂组成主要由粒径0.10mm、0.15mm和0.85mm的砂粒组成，分别占总砂量的28.42%、30.56%和15.09%；其他粒径分布较为均匀，均在10%以内。 （2）曝气沉砂池的去除率高于旋流沉砂池，总砂去除率高于12.01%，对于粒径大于0.15mm的颗粒去除率高10.05%，粒径大于0.20mm的去除率高9.12%；曝气沉砂池对有机物的去除率高于旋流沉砂池，平均去除率为3.88%，而旋流沉砂池仅为2.03%。 （3）旋流沉砂池对悬浮物去除率的影响因子主次顺序为：停留时间搅拌桨叶片数量=搅拌桨高度搅拌桨转速；最优的运行条件为：停留时间为135s，搅拌桨高度70mm（搅拌桨高与池高为0.10），搅拌桨叶片数量2片，搅拌桨转速32rpm和38rpm。在最优运行参数下悬浮物总去除率提高17.52%，达78.45%。 （4）气水比对曝气沉砂池水质的COD和BOD去除率影响大，COD最大的去除率达41.58%，BOD最大的去除率达13.73%；最小出水BOD/TN比进水BOD/TN减小了11.2%；最小出水BOD/TP比进水BOD/TP减小了14.9%。停留时间对曝气沉砂池水中COD最大的去除率达22.58%，BOD最大的去除率达14.96%；最小出水BOD/TN比进水BOD/TN减小了3.8%；最小出水BOD/TP比进水BOD/TP减小了9.9%。 （5）曝气沉砂池对于大粒径（大于0.30mm）的砂粒的去除率较高，并且去除效果不受曝气强度和水力停留时间的影响，为了提高小粒径（小于0.30mm）的去除率，选定气水比0.20和水力停留时间6min下去除效果最优，需外加碳源。在最优运行参数下悬浮物总去除率提高26.56%，达95.90%。 【关键词】：沉砂池 悬浮物 运行参数 污水处理 模型
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题背景11-14
• 1.1.1 污水现状11-12
• 1.1.2 污染物现状12-14
• 1.2 沉砂池研究现状14-18
• 1.2.1 沉砂池设计的理论基础14
• 1.2.2 沉砂池的重要性14-15
• 1.2.3 工艺现状15-17
• 1.2.4 国内外研究现状17-18
• 1.3 研究目的和意义18-19
• 1.4 课题研究技术路线及研究内容19-21
• 1.4.1 技术路线19-20
• 1.4.2 主要研究内容20-21
• 第2章 试验装置与实验方法21-28
• 2.1 试验材料21-22
• 2.1.1 进水水质21
• 2.1.2 砂粒21
• 2.1.3 试验仪器与设备21-22
• 2.2 实验方法22-23
• 2.2.1 筛分实验22
• 2.2.2 沉砂有机物含量的测定22
• 2.2.3 常规水质指标测定22-23
• 2.3 试验装置23-28
• 2.3.1 试验装置设计原理23-25
• 2.3.2 旋流沉砂池模型的设计25-26
• 2.3.3 曝气沉砂池模型的设计26-28
• 第3章 预处理单元的运行效果调研28-37
• 3.1 污水处理厂进水 SS 及含砂量的调研28-30
• 3.2 旋流沉砂池的运行效果调研30-32
• 3.2.1 停留时间对去砂效果的影响30-31
• 3.2.2 停留时间对洗砂效果的影响31
• 3.2.3 停留时间对进出水水质的影响31-32
• 3.3 曝气沉砂池的运行效果调研32-35
• 3.3.1 气水比对去砂效果的影响32-33
• 3.3.2 气水比对洗砂效果的影响33-34
• 3.3.3 气水比对进出水水质的影响34-35
• 3.4 旋流沉砂池与曝气沉砂池运行效果对比35-36
• 3.4.1 去砂效果对比35
• 3.4.2 洗砂效果对比35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 旋流沉砂池的运行优化37-54
• 4.1 参数的选择37
• 4.2 水力停留时间的影响研究37-39
• 4.3 搅拌桨转速的影响研究39-42
• 4.4 搅拌桨高度与池高比的影响研究42-44
• 4.5 搅拌桨叶片数量的影响研究44-47
• 4.6 旋流沉砂池最优运行参数的研究47-49
• 4.7 旋流动力学49-52
• 4.7.1 速度分布49-51
• 4.7.2 压力分布51
• 4.7.3 对停留时间和搅拌桨转速的影响分析51-52
• 4.8 本章小结52-54
• 第5章 曝气沉砂池的运行优化54-67
• 5.1 参数的选择54
• 5.2 曝气量（气水比）的影响研究54-58
• 5.2.1 气水比对砂粒去除效果的影响54-56
• 5.2.2 气水比对水质指标的影响56-58
• 5.3 水力停留时间的影响研究58-62
• 5.3.1 水力停留时间对砂粒去除效果的影响58-60
• 5.3.2 水力停留时间对水质指标的影响60-62
• 5.4 曝气方式对去除效果的影响研究62-64
• 5.5 曝气沉砂池最优运行参数的选择64-65
• 5.6 本章小结65-67
• 结论67-68
• 参考文献68-75
• 致谢75

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