昆船工業(yè)區(qū)生活污水處理站曝氣池水深與曝氣效果關(guān)系的研究

【摘要】： 在好氧生物處理中,氧的供給是一個很重要的環(huán)境條件。因此,曝氣成為進(jìn)行生物處理的核心環(huán)節(jié)。目前最廣泛采用鼓風(fēng)曝氣供氧,即鼓風(fēng)機(jī)所提供的壓縮空氣通過安裝在曝氣池內(nèi)的曝氣器(擴(kuò)散器)以氣泡的形式轉(zhuǎn)移到池水中,為微生物生化反應(yīng)提供所需要的溶解氧,同時起到曝氣池混合液的攪拌作用,保證污水的充分混合,使活性污泥處于懸浮狀態(tài),有利于泥、水、氣三相的充分接觸,保證活性污泥充分利用水中的溶解氧來分解有機(jī)污染物和含N、P的營養(yǎng)物,因此,曝氣效果的好壞會極大地影響生物處理系統(tǒng)的效率。同時,曝氣又是一個高耗能的過程,因而它在污水處理成本中占有很大的比重。此外,污水生化處理中,處理構(gòu)筑物—曝氣池內(nèi)的水深也直接影響著污水處理的成本。因此,有必要探索曝氣池水深與曝氣效果之間的關(guān)系,尋找曝氣池適宜的運行水深,使其運行在最佳狀況下,進(jìn)而使整個污水處理系統(tǒng)達(dá)到處理效率高、投資省、運行費用低的目的。 為此,本課題以昆明船舶工業(yè)區(qū)生活污水處理站中的安裝有膜片盤式微孔曝氣器的曝氣池為基礎(chǔ)展開研究。該曝氣池池深為7.5米,水深7.2米。針對曝氣池的啟動及穩(wěn)定過程,通過觀察活性污泥的特性以及曝氣池運行狀況的變化,分析曝氣池啟動過程以及完成的標(biāo)志;在生活污水處理站穩(wěn)定運行期間,通過定期對COD、BOD_5、SS、TN、TP等各項指標(biāo)的檢測,來判斷曝氣池對其處理效果及此處理效果占整個污水處理站的處理效果的百分比;然后就曝氣池水深與曝氣效果的關(guān)系,在兩個曝氣池內(nèi)分別設(shè)置5個監(jiān)測點,其中1#曝氣池內(nèi)監(jiān)測點的位置分別在水深6.7米、4.7米、2.7米、1.2米和0.2米處,而2#曝氣池內(nèi)監(jiān)測點的位置分別在水深6.7米、5.1米、3.4米、1.7米及0.2米處,通過研究氧轉(zhuǎn)移速率、MLSS、SV、SVI、COD去除率及COD去除—污泥負(fù)荷在不同監(jiān)測點處的變化規(guī)律,尋找此類生活污水站中曝氣池適宜的運行水深。最后計算曝氣系統(tǒng)在此水深下的運行成本并將其與現(xiàn)有條件下的曝氣系統(tǒng)的運行成本進(jìn)行比較。以上研究為昆明船舶工業(yè)區(qū)生活污水處理站的運行提供經(jīng)驗數(shù)據(jù),并為類似生活污水處理系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)和運行,提供曝氣池深度方面的可靠、有效的數(shù)據(jù)和工程實踐經(jīng)驗。 通過對曝氣池的啟動及穩(wěn)定過程進(jìn)行研究,實驗結(jié)果表明:采用自然培菌的方法,通過近3個半月的污泥培養(yǎng),可順利完成工藝中的微孔曝氣池的啟動。此時,1#與2#微孔曝氣池的污泥濃度分別達(dá)到1 288.8 mg/L和2 275.0mg/L,且鏡檢生物相豐富。在微孔曝氣池的啟動前期氨氮的去除率不高,這是由于在此期間曝氣池內(nèi)水溫較低所致。曝氣池出水中DO含量和pH的變化可以反映有機(jī)物的氧化和硝化作用的進(jìn)程。其中COD去除量與DO增量以及NH_3-N去除量與DO增量均存在較明顯的負(fù)線性相關(guān)性,關(guān)系曲線方程分別為:y=-0.0128x+7.0376和y=-0.053x+5.5073。其關(guān)聯(lián)度分別為R~2=0.8609和R~2=0.9082。NH_3-N去除量與pH增量也存在明顯的負(fù)線性相關(guān)性,關(guān)系曲線方程為y=-0.0056x+0.1378,關(guān)聯(lián)度為R~2=0.8506。在曝氣池的啟動后期,COD及NH_3-N的去除量保持相對穩(wěn)定,直至COD及NH_3-N的去除率分別達(dá)到78.4%和75.7%,標(biāo)志著曝氣池啟動過程的完成。穩(wěn)定運行階段,污水處理站對COD、BOD_5、SS、TN、TP的平均去除率分別達(dá)到84.9%、91.0%、86.6%、69.2%和72.6%,其中曝氣池對它們的平均去除率分別為69.3%、67.0%、57.7%、26.1%、79.8%,分別占總?cè)コ实?1.0%、32.8%、38.9%和21.6%,而曝氣池對TP的去除率要高于整個生活污水站對其的去除率。 通過對曝氣池水深與曝氣效果的關(guān)系進(jìn)行研究,綜合比較兩個曝氣池的實驗結(jié)果,可得:各個監(jiān)測點處的氧轉(zhuǎn)移速率隨著水深的增加而逐漸變大;對7.2米水深的曝氣池,在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到每一層水體中氧量隨著深度的增加而增大,在1#曝氣池中,傳遞至6.7米水深附近水層中的氧量最大,為1.32kgO_2/h,2#曝氣池中傳遞至6.7米水深附近水層中的氧量最大,為1.29kgO_2/h;在水深4.7米～5.1米之間,污泥濃度保持最大,相應(yīng)地,活性污泥微生物量最多,有利于有機(jī)物降解反應(yīng)的進(jìn)行。同時在此水深范圍內(nèi),污泥沉降比最大,污泥體積指數(shù)均小于100mL/g,說明此處污泥的結(jié)構(gòu)緊密、凝聚、沉淀性能好,此外,COD的去除率也最高。同時還得出在曝氣池不同水深處的污泥體積指數(shù)比較穩(wěn)定的狀態(tài)下,污泥沉降比與污泥濃度之間的關(guān)系為線性關(guān)系,1#曝氣池中,不同水深處的污泥沉降比與污泥濃度的關(guān)系曲線為y=175.56x-1674.9,其關(guān)聯(lián)度為R~2=0.945,2#曝氣池中,不同水深處的污泥沉降比與污泥濃度的關(guān)系曲線為y=144.77x-851.47,其關(guān)聯(lián)度為R~2=0.9194。然而在1#和2#微孔曝氣池中,COD去除—污泥負(fù)荷的變化趨勢不同,1#池中的趨勢為先增大再減小,2#池中為逐漸增大。在1#池中,水深4.7米處COD去除—污泥負(fù)荷的值最大,為0.56kgCOD/kgMLSS·d,而2#池中在水深6.7米處,其值達(dá)到最大,為3.1kgCOD/kgMLSS·d。 綜上所述,可得如下結(jié)論:在昆船生活污水處理站中的7.2米水深并已安裝微孔曝氣器的曝氣池中,水深4.7米～5.1米之間的曝氣效果最佳。假定工程中將曝氣池建成5.0米水深,與現(xiàn)有水深下的曝氣池比較,在電費方面,每年可以節(jié)省3.6萬元。處理每方水的曝氣費用僅為0.146元。建議此類生活污水處理站的微孔曝氣池的適宜水深為5.0米。 【關(guān)鍵詞】：昆船生活污水處理站 微孔曝氣池 啟動 曝氣效果 曝氣池水深
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-11
• 目錄11-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 曝氣方式概述15-18
• 1.2.1 常規(guī)曝氣方式概述15-16
• 1.2.2 射流曝氣16
• 1.2.3 純氧曝氣16-17
• 1.2.4 深井曝氣17
• 1.2.5 無泡曝氣17-18
• 1.3 鼓風(fēng)曝氣應(yīng)用綜述18-26
• 1.3.1 鼓風(fēng)曝氣在國內(nèi)城市污水處理廠的應(yīng)用概述18-23
• 1.3.2 鼓風(fēng)曝氣在國外城市污水處理廠的應(yīng)用概述23-24
• 1.3.3 鼓風(fēng)曝氣設(shè)備類型24-26
• 1.4 研究的目的與內(nèi)容26-28
• 1.4.1 研究的目的與意義26-27
• 1.4.2 研究內(nèi)容27
• 1.4.3 本研究創(chuàng)新點27-28
• 第二章 曝氣的理論基礎(chǔ)28-38
• 2.1 氧轉(zhuǎn)移原理28-31
• 2.1.1 菲克(Fick)定律28-29
• 2.1.2 雙膜理論與氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)K_(La)29-31
• 2.2 影響氧轉(zhuǎn)移的因素31-34
• 2.2.1 水溫31-32
• 2.2.2 水流形態(tài)32
• 2.2.3 污水水質(zhì)32-33
• 2.2.4 污泥濃度33
• 2.2.5 水深33-34
• 2.2.6 污水需氧量34
• 2.3 氧轉(zhuǎn)移速率的計算34-35
• 2.4 膜片微孔曝氣器的溶氧充氧過程35
• 2.5 曝氣設(shè)備充氧性能主要評價指標(biāo)35-38
• 第三章 實驗組織與實施38-45
• 3.1 實驗時間及地點38
• 3.2 污水來源及進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)38-39
• 3.3 昆船工業(yè)區(qū)生活污水處理站工藝簡介39-40
• 3.4 實驗設(shè)施及儀器40-41
• 3.5 實驗方法41-42
• 3.5.1 微孔曝氣池中污泥的培養(yǎng)41-42
• 3.5.2 微孔曝氣池對昆船工業(yè)區(qū)生活污水的處理42
• 3.5.3 微孔曝氣池水深與曝氣效果的關(guān)系研究42
• 3.6 實驗檢測指標(biāo)的理論依據(jù)與檢測方法42-45
• 第四章 微孔曝氣池啟動及穩(wěn)定過程的研究與分析45-64
• 4.1 概述45
• 4.2 微孔曝氣池啟動過程研究45-58
• 4.2.1 微孔曝氣池中活性污泥的培養(yǎng)45-47
• 4.2.2 微孔曝氣池啟動過程中污泥特性及生物相47-52
• 4.2.2.1 污泥增長及物理特性變化47-49
• 4.2.2.2 污泥生物相49-52
• 4.2.3 COD去除效果的變化52-54
• 4.2.4 氨氮去除效果的變化54-55
• 4.2.5 曝氣池進(jìn)出水DO和pH的變化55-58
• 4.3 微孔曝氣池穩(wěn)定運行階段研究58-62
• 4.3.1 COD的去除情況58-59
• 4.3.2 BOD_5的去除情況59
• 4.3.3 SS的去除情況59-60
• 4.3.4 TN的去除情況60-61
• 4.3.5 TP的去除情況61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 微孔曝氣池深度與曝氣效果關(guān)系的研究64-82
• 5.1 概述64-66
• 5.2 微孔曝氣池中水深變化對氧轉(zhuǎn)移速率的影響66-71
• 5.3 微孔曝氣池中水深變化對污泥性能的影響71-77
• 5.3.1 微孔曝氣池中混合液污泥濃度隨水深的變化71-73
• 5.3.2 微孔曝氣池中污泥沉降比隨水深的變化73-74
• 5.3.3 微孔曝氣池中污泥體積指數(shù)隨水深的變化74-75
• 5.3.4 微孔曝氣池中不同水深處污泥沉降比與污泥濃度之間的關(guān)系75-77
• 5.4 微孔曝氣池中水深變化對COD去除-污泥負(fù)荷的影響77-80
• 5.5 本章小結(jié)80-82
• 第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本分析82-85
• 6.1 概述82
• 6.2 兩種水深條件下曝氣系統(tǒng)的運行成本比較82-84
• 6.3 本章小結(jié)84-85
• 第七章 結(jié)論與建議85-88
• 7.1 結(jié)論85-87
• 7.2 建議87-88
• 致謝88-89
• 參考文獻(xiàn)89-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄94

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