F-CASS工艺处理生活污水的试验研究

【摘要】：随着城市人口的不断增长和居民生活水平的提高，城市生活污水中氮磷含量逐步增加，水体富营养化现象日益严重，开发一种高效廉价的生活污水处理工艺成为了亟待解决的难题。无纺布-CASS工艺（Non-woven Fabric-Cyclic Activated Sludge System，简称F-CASS）不仅融合了传统CASS工艺和膜生物反应器的优点，而且解决了膜生物反应器造价高、能耗高等问题，具有较高的实用价值和重要的研究意义。本试验针对CASS最佳运行工况、F-CASS工艺的脱氮除磷效果进行了研究，并对无纺布除污的作用机理、污染机制和通量恢复等进行了分析。 本研究通过考察进水历时、曝气时间、污泥回流比和排水比对CASS工艺脱氮除磷效果的影响，获得了CASS工艺最优运行参数，即进水历时为4h，曝气时间为3h，污泥回流比为25%，排水比为1:3。在此基础上，设计并启动运行F-CASS工艺，分别考察了10μm无纺布和30μm无纺布对污染物的去除效果。结果表明，两种孔径的无纺布CODcr平均出水浓度分别是26.16mg/L和25.68mg/L，去除率均在90%以上；对氨氮的平均去除率分别为95.19%和94.91%，出水浓度均在5mg/L以下；对总氮的平均去除率分别是86.62%和86.70%，出水均在15mg/L以下；总磷平均出水浓度均为0.32mg/L；平均出水浊度均在0.60NTU左右，均未检测出SS，具有良好的固液分离能力。 对F-CASS工艺中无纺布过滤机理的研究发现，无纺布的过滤作用主要是由机械筛分、架桥吸附、表面粘附与复式截留等四种过程协同作用的结果。对无纺布污染机制和过滤阻力进行研究分析，得出无纺布的污染主要是由附着在无纺布表面的滤饼层和粘附在无纺布内部结构上的凝胶层污染组成；无纺布过滤阻力的主要来源也来自于这两者，试验中30μm无纺布过滤总阻力为1.286×109m-1，其中滤饼层污染和凝胶层污染分别约占总阻力81%和18%，其余阻力来自于无纺布自身。 通过无纺布清洗方式的对比研究发现，物理清洗方式中单一的人工洗刷和水力冲洗只能恢复通量的71%左右，而人工洗刷与超声波联用效果显著，最高能恢复原始通量的85.78%；化学清洗中，碱性清洗剂的清洗效果优于酸性清洗剂和氧化剂，酸性清洗剂和氧化剂的清洗效果只能恢复80%左右的通量，而碱性清洗剂的清洗效果则能达到90%以上，根据清除效果，结合清洗方式的安全实用要求，宜采用0.001mol/L的NaOH溶液浸泡6h的化学清洗方式。 【关键词】：F-CASS 脱氮除磷 过滤机理 污染机制 清洗
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 课题背景10-11
• 1.1.1 我国水资源及其污染现状10-11
• 1.1.2 我国城市污水处理现状11
• 1.2 生物脱氮除磷原理11-14
• 1.2.1 生物脱氮原理11-13
• 1.2.2 生物除磷原理13-14
• 1.3 生物同步脱氮除磷技术工艺现状14-21
• 1.3.1 生物同步脱氮除磷技术工艺简介14-15
• 1.3.2 CASS 工艺15-18
• 1.3.3 无纺布在污水处理中的应用18-21
• 1.4 课题研究目的、意义和内容21-23
• 1.4.1 课题目的及意义21-22
• 1.4.2 课题研究内容22-23
• 第2章 试验材料与测定方法23-26
• 2.1 试验装置与材料23-24
• 2.2 试验设备24
• 2.3 试验条件24-25
• 2.3.1 试验水质24-25
• 2.3.2 试验分析项目与方法25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 CASS 工艺启动与影响因素的试验研究26-46
• 3.1 CASS 工艺的启动26-27
• 3.2 运行参数对处理效果的影响27-44
• 3.2.1 进水历时对处理效果的影响27-32
• 3.2.2 曝气时间对处理效果的影响32-36
• 3.2.3 污泥回流比对处理效果的影响36-40
• 3.2.4 排水比对处理效果的影响40-44
• 3.3 本章小结44-46
• 第4章 F-CASS 工艺处理效果与分析46-58
• 4.1 无纺布孔径的选择46-47
• 4.1.1 无纺布孔径的选择46
• 4.1.2 无纺布的清水通量试验46-47
• 4.2 F-CASS 工艺试验结果与分析47-53
• 4.2.1 试验参数47
• 4.2.2 试验结果与分析47-53
• 4.3 不同孔径无纺布去除效果对比分析53-55
• 4.4 F-CASS 去除效果影响因素与分析55-56
• 4.4.1 无纺布材质及其孔径55
• 4.4.2 曝气量的影响55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第5章 无纺布组件去除机理与清洗措施58-68
• 5.1 无纺布过滤机理58-60
• 5.1.1 无纺布过滤机理58-60
• 5.1.2 无纺布动态膜的形成60
• 5.2 无纺布污染机制60-63
• 5.2.1 无纺布污染机理60-62
• 5.2.2 无纺布过滤阻力分析62-63
• 5.3 无纺布通量恢复的措施63-66
• 5.3.1 物理清洗63-64
• 5.3.2 化学清洗64-66
• 5.4 本章小结66-68
• 结论68-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果75-76
• 致谢76

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