庭院式分散污水生態(tài)處理工藝與一體化裝置研究

【摘要】：分散污水總量多、水質(zhì)波動大、集中管理難度高,已成為當(dāng)前環(huán)境污染的首要問題之一。由于收集系統(tǒng)建設(shè)困難,達(dá)標(biāo)處理技術(shù)模式缺乏,目前有關(guān)分散污水處理技術(shù)的研究尚不成熟,缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,配套裝置更是少見,為此,本研究擬在構(gòu)建生物-生態(tài)耦合處理工藝的基礎(chǔ)上,通過調(diào)控預(yù)處理與核心處理單元的負(fù)荷分配,優(yōu)化全系統(tǒng)工藝參數(shù),研制一種以地下滲濾為核心的低耗無人值守的庭院式分散污水處理一體化裝置。具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下:首先,通過工藝比對和技術(shù)篩選,確定了生物-生態(tài)耦合工藝,即:水解酸化(HA)預(yù)處理單元+地下滲濾(SWIS)核心處理單元。該耦合工藝以污染負(fù)荷分配為關(guān)鍵聯(lián)接因子,具有無(微)能耗、出水水質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),為后續(xù)研制基于此工藝的一體化裝置奠定了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,通過模擬實(shí)驗(yàn),確定了HA預(yù)處理工藝啟動、穩(wěn)定階段的主要參數(shù)及其可控范圍,即:攪拌速度為10~20r·min-1,2hHRT4h;在進(jìn)水負(fù)荷波動條件下,考察了HA的抗沖擊能力,結(jié)果表明:穩(wěn)定運(yùn)行的HA受負(fù)荷波動影響較小。對主要污染指標(biāo)削減閾值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:在常規(guī)進(jìn)水水質(zhì)條件下,SS削減率大于91%、CODcr削減率為42%-65%、NH4+-N削減率大于43.8%、TN削減率大于36.4%,即可滿足核心處理工藝SWIS進(jìn)水水質(zhì)要求;SS、CODcr對運(yùn)行參數(shù)變化的響應(yīng)敏感,可作為保證SWIS進(jìn)水水質(zhì)的指示性指標(biāo),適宜的工藝參數(shù)范圍是3hHRT3.5h、攪拌速度為15~20r·min-1;HA單元對NH4+-N、TN去除率不能達(dá)到理想閾值,可采取在SWIS厭氧區(qū)補(bǔ)加碳源的措施(補(bǔ)加原污水:原污水=1:3)強(qiáng)化削減。隨后,以污染負(fù)荷分配為原則,將HA和SWIS進(jìn)行工藝耦合,通過理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證的方法,確定了CODcr污染負(fù)荷在HA和SWIS間合理分配的理論負(fù)荷分配率范圍為0.4~0.6。利用二次回歸正交試驗(yàn)確定了耦合工藝的最佳參數(shù),其中試驗(yàn)因素為干濕比、HL、HRT及攪拌速度,評價指標(biāo)為CODcr、NH4+-N、TN、TP去除率,結(jié)果表明:試驗(yàn)因素對出水水質(zhì)的影響次序不同(CODcr:DO干濕比HLHRT;NH4+-N:HRTDOHL干濕比;TN:HRTDOHL干濕比;TP:HLDOHRT干濕比);在最優(yōu)工況(干濕比1.6,HL=0.15m3·m-2·d-1,HRT=2.5h,攪拌速度=15r·min-1)條件下,CODcr、NH4+-N、TN和TP去除率分別可達(dá)92.0%、78.6%、65.0%和92.7%,出水滿足國家GB/T18921-2002景觀水回用標(biāo)準(zhǔn)和GB18918-2002一級B標(biāo)準(zhǔn)。最后,以上述研究結(jié)果為依據(jù),設(shè)計(jì)并研制了基于HA-SWIS耦合的一體化處理裝置i-SWIS,該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、投資少、無(微)能耗、高效率、無人值守等特點(diǎn),設(shè)備投資不高于5000元,噸水處理成本僅為0.27元,適用于管網(wǎng)不配套區(qū)域污水處理場合,為我國分散污水處理提供了一種新穎的技術(shù)選擇。 【關(guān)鍵詞】：分散污水 水解酸化 污水地下滲濾 削減率 一體化裝置
【學(xué)位授予單位】：沈陽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-28
• 1.1 研究背景與意義14-17
• 1.1.1 分散污水定義與特征14
• 1.1.2 分散污水的環(huán)境危害14-15
• 1.1.3 分散污水處理技術(shù)需求與技術(shù)難點(diǎn)15-17
• 1.1.4 研究意義17
• 1.2 分散污水處理技術(shù)分類17-19
• 1.2.1 常規(guī)處理技術(shù)17-18
• 1.2.2 生態(tài)處理技術(shù)18
• 1.2.3 聯(lián)合處理技術(shù)18
• 1.2.4 小型組合處理設(shè)備18-19
• 1.3 分散污水生態(tài)處理技術(shù)研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3.1 構(gòu)筑濕地工藝及其過程管理19
• 1.3.2 穩(wěn)定塘工藝與區(qū)域分異特征19-20
• 1.3.3 地表漫流與快滲工藝及其適用性20
• 1.3.4 慢滲工藝與污水灌溉20-21
• 1.3.5 污水地下滲濾工藝及其裝置化21-22
• 1.3.6 分散污水生態(tài)處理技術(shù)存在的主要問題22
• 1.4 分散污水一體化處理裝置研究現(xiàn)狀22-25
• 1.4.1 一體化生物凈化槽23
• 1.4.2 膜生物反應(yīng)器23-24
• 1.4.3 小型生物濾池24
• 1.4.4 組合式生態(tài)桶24
• 1.4.5 可模塊化生態(tài)處理裝置24-25
• 1.4.6 分散污水一體化處理裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題25
• 1.5 研究內(nèi)容、方案及技術(shù)路線25-28
• 1.5.1 研究內(nèi)容25-26
• 1.5.2 研究方案與技術(shù)路線26-28
• 第2章 水解酸化（HA）預(yù)處理單元工藝運(yùn)行參數(shù)試驗(yàn)研究28-48
• 2.1 試驗(yàn)材料與方法28-29
• 2.1.1 水解酸化（Hydrolytic Acidification, HA）單元試驗(yàn)裝置28-29
• 2.1.2 試驗(yàn)用水水質(zhì)29
• 2.1.3 分析儀器與檢測方法29
• 2.2 HA工藝污染物的去除機(jī)理29-30
• 2.2.1 SS的去除機(jī)理29-30
• 2.2.2 CODcr的去除機(jī)理30
• 2.2.3 氮的去除機(jī)理30
• 2.2.4 TP的去除機(jī)理30
• 2.3 HA工藝的啟動30-34
• 2.3.1 啟動期COD的變化規(guī)律31-32
• 2.3.2 啟動期VFA的變化規(guī)律32-33
• 2.3.3 啟動期p H的變化規(guī)律33-34
• 2.4 HA工藝穩(wěn)定運(yùn)行條件34-43
• 2.4.1 負(fù)荷波動對HA工藝運(yùn)行穩(wěn)定性的影響34-37
• 2.4.2 攪拌速度對水解酸化工藝運(yùn)行穩(wěn)定性的影響37-40
• 2.4.3 停留時間對水解酸化工藝運(yùn)行穩(wěn)定性的影響40-43
• 2.5 不同污染負(fù)荷削減比例條件下HA運(yùn)行參數(shù)的響應(yīng)43-47
• 2.5.1 HA運(yùn)行參數(shù)對大于 91%SS削減率的響應(yīng)44-45
• 2.5.2 HA運(yùn)行參數(shù)對 42％-65%CODcr削減率的響應(yīng)45
• 2.5.3 HA運(yùn)行參數(shù)對大于 43.8%NH_(4~+)-N削減率的響應(yīng)45-46
• 2.5.4 HA運(yùn)行參數(shù)對大于 36.4%TN削減率的響應(yīng)46-47
• 2.6 本章小結(jié)47-48
• 第3章 HA-地下滲濾（SWIS）組合工藝的參數(shù)協(xié)調(diào)性48-76
• 3.1 試驗(yàn)材料與方法48-53
• 3.1.1 地下滲濾（SWIS）裝置48-50
• 3.1.2 SWIS基質(zhì)組成50-52
• 3.1.3 試驗(yàn)用水水質(zhì)52
• 3.1.4 分析儀器與檢測方法52-53
• 3.1.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)分析53
• 3.2 HA-SWIS組合工藝流程及其負(fù)荷分配53-57
• 3.2.1 組合工藝流程54-55
• 3.2.2 HA工藝削減污染物負(fù)荷閾值55
• 3.2.3 SWIS削減污染物負(fù)荷閾值55-56
• 3.2.4 污染物負(fù)荷在HA和SWIS間分配的合理范圍56-57
• 3.3 穩(wěn)定條件下HA-SWIS出水水質(zhì)與關(guān)鍵參數(shù)間的響應(yīng)關(guān)系57-70
• 3.3.1 基于水質(zhì)指標(biāo)評價的HA-SWIS單因素試驗(yàn)58-61
• 3.3.2 基于水質(zhì)指標(biāo)評價的HA-SWIS多因素正交試驗(yàn)61-64
• 3.3.3 各因素對CODcr去除率的影響及其二次回歸擬合64-65
• 3.3.4 各因素對NH_(4~+)-N去除率的影響及其二次回歸擬合65-67
• 3.3.5 各因素對TN去除率的影響及其二次回歸擬合67-69
• 3.3.6 各因素對TP去除率的影響及其二次回歸擬合69-70
• 3.4 HA-SWIS組合工藝參數(shù)優(yōu)化70-74
• 3.4.1 約束條件的篩選與確定70
• 3.4.2 基于回歸分析的最優(yōu)工況求解70-71
• 3.4.3 試驗(yàn)驗(yàn)證與參數(shù)修正71-72
• 3.4.4 進(jìn)一步優(yōu)化處理效果72-74
• 3.5 本章小結(jié)74-76
• 第4章 基于HA-SWIS的一體化裝置（i-SWIS）設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化76-86
• 4.1 i-SWIS設(shè)計(jì)理念與原則76-77
• 4.1.1 單元工藝間的水力聯(lián)系76-77
• 4.1.2 單元工藝間的負(fù)荷聯(lián)系77
• 4.1.3 單元工藝間的能量聯(lián)系77
• 4.2 i-SWIS空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化與組裝77-83
• 4.2.1 各單元結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)78-81
• 4.2.2 空間最小化原則下各單元功能的鏈接與鑲嵌81
• 4.2.3 耗能單元穿越設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)81
• 4.2.4 i-SWIS試制、組裝與調(diào)試81-83
• 4.3 i-SWIS經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析83-86
• 4.3.1 投資成本估算83-85
• 4.3.2 運(yùn)行成本估算85
• 4.3.3 經(jīng)濟(jì)可行性分析85-86
• 第5章 結(jié)論與建議86-88
• 5.1 結(jié)論86-87
• 5.2 建議87-88
• 參考文獻(xiàn)88-94
• 附錄94-98
• 附錄 1：i-SWIS設(shè)計(jì)圖94-95
• 附錄 2：i-SWIS樣機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖95-97
• 附錄 3：i-SWIS樣機(jī)現(xiàn)場圖97-98
• 在學(xué)期間研究成果98-99
• 致謝99-100

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