細(xì)微泥沙對污水處理系統(tǒng)及運(yùn)行能耗的影響

【摘要】：近年來國內(nèi)部分城鎮(zhèn)污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明,在取消初沉池后,生化池出現(xiàn)較為嚴(yán)重的泥沙淤積,淤沙通常占其有效高度的15%～40%,與此同時(shí)伴隨有活性污泥濃度MLSS的大量提高和MLVSS/MLSS值的急劇減小,許多污水廠混液的MLVSS/MLSS比值在0.3～0.5之間,遠(yuǎn)低于0.75的經(jīng)驗(yàn)值,且污泥濃度常常高達(dá)5000～7000 mg/L,也高于2000～4000 mg/L的傳統(tǒng)認(rèn)知。這既有我國進(jìn)水SS/BOD5值偏高、SS粒徑偏小的原因,又與我國排水體制落后、預(yù)處理段效果佳密切相關(guān)。論文在全面綜述污水處理系統(tǒng)無機(jī)物及泥沙累積現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,以體積平均徑(D[4,3])分別為198μm、72.0μm、118.6μm(分別對應(yīng)2#、3#、4#系統(tǒng),1#為空白對照)的石英砂模擬進(jìn)水中的細(xì)微泥沙,利用實(shí)驗(yàn)室SBR系統(tǒng)研究了不同粒徑的細(xì)微泥沙對活性污泥性質(zhì)、污泥產(chǎn)率和污水處理效果的影響,并進(jìn)一步從經(jīng)濟(jì)的視角理論分析了細(xì)微泥沙對污水處理系統(tǒng)運(yùn)行能耗和成本的影響,喝示了細(xì)微泥沙對污水處理系統(tǒng)不可忽視的負(fù)面作用。論文主要研究結(jié)論如下：①在SBR運(yùn)行36天后,按粒徑遞增順序,污泥濃度從啟動(dòng)初期的3450mg/L右分別提高至7898、5389、3742 mg/L, MLVSS/MLSS則從0.67左右分別下降為0.33、0.48、0.59。隨著系統(tǒng)MLSS提高和MLVSS/MLSS值的下降,污泥混合夜SVI和CST值也出現(xiàn)明顯下降,摻入泥沙粒徑為19.8μm的2#反應(yīng)器污泥特性變化最為明顯,在運(yùn)行36d后其SVI和CST值較之空白對照組分別降低了70.1%和57.1%。②小粒徑泥沙對出水濁度有一定影響,1#-4#系統(tǒng)出水背景濁度值分別為6.8、.1、7.2和6.4NTU,36d后出水濁度分別變?yōu)?.1、13.3、9.8和5.6NTU。而細(xì)微泥沙對出水中COD、TP、TN的濃度和去除率無明顯影響。③針對我國進(jìn)水SS/BOD5值偏高且不穩(wěn)定的特點(diǎn),對廣泛運(yùn)用的德國ATV污泥產(chǎn)率公式進(jìn)行“泥沙歸趨特性修正”。在引入懸浮系數(shù)ω后建立式,1#～4#反應(yīng)器修正公式計(jì)算值與實(shí)測值的相對誤差分別為5.2%、8.4%、8.9%、3.5%?；谛拚勰喈a(chǎn)率公式,拆解有機(jī)和無機(jī)部分,建立了f值預(yù)測表達(dá)式算值與實(shí)測值的相對誤差分別為0.7%、18.3%、12.6%、4.4%。較之國內(nèi)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范和德國ATV公式的YT、f計(jì)算值,上述兩個(gè)修正公式計(jì)算值誤差更小、更符合實(shí)際情況。④以微生物菌體和EPS為主體的傳統(tǒng)活性污泥濃度越高,其對應(yīng)系統(tǒng)的氧傳質(zhì)系數(shù)就越低,當(dāng)傳統(tǒng)污泥濃度為5500mg/L、7900mg/L、10000 mg/L、12000 mg/L時(shí),其對應(yīng)系統(tǒng)的氧傳質(zhì)系數(shù)較之3685mg/L的空白污泥分別下降了8.8%、22.5%、42.3%和54.4%；而細(xì)微泥沙(泥沙濃度≤4213mg/L時(shí))帶來的活性污泥濃度提高,對系統(tǒng)氧傳質(zhì)系數(shù)無明顯影響,當(dāng)含沙污泥濃度為7898、5389、3742mg/L時(shí)(MLVSS≈2506mg/L),其對應(yīng)系統(tǒng)的氧傳質(zhì)系數(shù)較之3685mg/L的空白污泥分別下降了2.7%、3.6%、-0.9%。⑤泥沙淤積后,生化反應(yīng)器有效容積不斷減小?；谖勰嘭?fù)荷恒定,需提高傳統(tǒng)污泥濃度來保證污水處理效果,在這個(gè)過程中系統(tǒng)氧傳質(zhì)系數(shù)KLa不斷減小,直接增加了曝氣系統(tǒng)能耗,其中粒徑越大,這個(gè)效果就越明顯。同時(shí)攪拌小試驗(yàn)證明：懸浮泥沙較多的2#和3#反應(yīng)器污泥的攪拌混合能耗較1#和4#反應(yīng)器提高了25%。⑥大粒徑泥沙主要提高生化單元曝氣系統(tǒng)能耗和清淤成本,小粒徑泥沙主要提高生化單元攪拌、推流和混合能耗。 【關(guān)鍵詞】：污水處理 細(xì)微泥沙 粒徑 污泥特性 污泥產(chǎn)率 能耗
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X703
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-11
• 1 緒論11-35
• 1.1 我國水環(huán)境污染現(xiàn)狀11
• 1.2 城市污水處理廠現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 污水廠的建設(shè)和工藝現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 污水廠設(shè)計(jì)現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 污水廠運(yùn)行現(xiàn)狀14-15
• 1.3 生化處理系統(tǒng)中的無機(jī)懸浮固體及細(xì)微泥沙15-24
• 1.3.1 無機(jī)懸浮固體的來源16-20
• 1.3.2 無機(jī)懸浮固體及細(xì)微泥沙的遷移轉(zhuǎn)化和歸趨特性20-22
• 1.3.3 影響無機(jī)懸浮固體及細(xì)微泥沙的運(yùn)行參數(shù)22-24
• 1.4 細(xì)微泥沙對活性污泥特性的潛在影響24-27
• 1.4.1 對污泥活性的潛在影響24-25
• 1.4.2 對污泥粒徑的潛在影響25
• 1.4.3 對污泥沉降性能的潛在影響25-26
• 1.4.4 對污泥脫水性能的潛在影響26-27
• 1.5 無機(jī)懸浮固體及細(xì)微泥沙對活性污泥產(chǎn)率的潛在影響27-29
• 1.6 細(xì)微泥沙對污水處理系統(tǒng)的潛在影響29-32
• 1.6.1 設(shè)備磨損與堵塞29-30
• 1.6.2 減小水力停留時(shí)間或污水處理能力30
• 1.6.3 增加剩余污泥產(chǎn)量和處理處置難度30
• 1.6.4 增加能耗30-32
• 1.7 課題的提出及主要研究內(nèi)容32-35
• 1.7.1 課題的提出32
• 1.7.2 主要研究內(nèi)容32-33
• 1.7.3 研究目的和難點(diǎn)33
• 1.7.4 課題來源33-35
• 2 試驗(yàn)裝置及研究方法35-41
• 2.1 試驗(yàn)條件35
• 2.1.1 試驗(yàn)污水35
• 2.1.2 細(xì)微泥沙35
• 2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)35-37
• 2.2.1 試驗(yàn)裝置35-36
• 2.2.2 運(yùn)行方式36-37
• 2.3 試驗(yàn)內(nèi)容37-38
• 2.4 測試指標(biāo)與測試方法38-39
• 2.5 污泥馴化及系統(tǒng)啟動(dòng)39-41
• 3 細(xì)微泥沙對活性污泥特性的影響41-51
• 3.1 研究目的與方法41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析41-49
• 3.2.1 對污泥濃度（MLSS）的影響41-43
• 3.2.2 對MLVSS/MLSS（f）的影響43-45
• 3.2.3 對污泥絮體粒徑的影響45-46
• 3.2.4 對污泥沉降性能的影響46-47
• 3.2.5 對污泥脫水性能的影響47-48
• 3.2.6 對污水處理效果的影響48-49
• 3.3 本章小結(jié)49-51
• 4 細(xì)微泥沙對活性污泥產(chǎn)率的影響及其計(jì)算方法51-61
• 4.1 研究目的與方法51
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析51-58
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)測污泥產(chǎn)率計(jì)算結(jié)果51-54
• 4.2.2 現(xiàn)有污泥產(chǎn)率計(jì)算方法的預(yù)測結(jié)果54-55
• 4.2.3 現(xiàn)有產(chǎn)率計(jì)算方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比驗(yàn)證55
• 4.2.4 修正方法及其對比驗(yàn)證55-57
• 4.2.5 基于修正公式推導(dǎo)f值預(yù)測表達(dá)式57-58
• 4.3 本章小結(jié)58-61
• 5 細(xì)微泥沙對污水處理系統(tǒng)運(yùn)行能耗的影響61-81
• 5.1 研究目的與方法61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果、理論預(yù)測與分析61-79
• 5.2.1 兩種排泥方式下細(xì)微泥沙對污水處理系統(tǒng)的影響分析61-64
• 5.2.2 對污水處理系統(tǒng)氧傳質(zhì)系數(shù)的影響64-65
• 5.2.3 對曝氣充氧能耗的影響65-75
• 5.2.4 對推流和攪拌能耗的影響75-77
• 5.2.5 清淤工程77-79
• 5.3 本章小結(jié)79-81
• 6 結(jié)論與建議81-85
• 6.1 結(jié)論81-83
• 6.2 建議83-85
• 致謝85-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 附錄 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93

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