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生物复合工艺处理寒冷地区城市污水试验研究

作　者: 许春生
导　师: 吕炳南
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 复合工艺温度回流比微生物特性动力学模型
分类号: X799.3
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 349次
引　用: 4次
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内容摘要

生化处理工艺是污水处理系统的关键环节,其运行状况决定整个处理系统的处理效果、工程投资以及运行成本,是当前污水处理工艺的研究热点。由于微生物本身的特性,在低温条件下微生物的活性受到抑制,生化处理效果开始恶化、运行稳定性逐渐降低,因此,在北方低温气候条件下对生化处理工艺进行研究,进而提出具有良好的处理效果、运行稳定的工艺参数具有极大的理论价值与应用价值。论文以寒冷地区城市污水为处理对象,对生物复合工艺的运行状况、微生物特性进行研究,并建立系统反应过程中的动力学模型,对于改善北方地区冬季水厂运行状况恶化具有理论和实践意义。论文研究在劳伦斯-麦卡蒂理论基础上,依据生物反应原理和物料平衡原理,推导生物复合处理工艺的理论水力停留时间计算公式;以微生物动力学指标为影响因素,利用正交试验简化计算公式,推导出理论最佳水力停留时间;通过试验考察不同水力停留时间条件下系统的运行状况,得到实际运行最佳水力停留时间,对理论计算进行验证。论文中研究了系统回流比对运行效果的影响,结果表明,回流比的增大使系统内活性污泥的浓度呈上升之势,而生物膜的总量没有大的变化;由于系统内的微生物总量的增大,活性污泥和生物膜的活性都随着回流比的增大有所下降。活性污泥内硝化细菌的数量随回流比的增大而增加,而生物膜的硝化细菌数量随之降低。随着回流比的增大,系统的对各种污染物的去除率逐渐提高,达到一定水平后趋于稳定。依据中试研究得到了常温条件下系统的最优运行参数:DO控制在2～3mg/L,水力停留时间控制在6小时左右,污泥回流比为200%。在最优操作条件下长期运行反应器发现,在进水水质变化较大的情况下,出水水质仍然很稳定,运行状况良好,对COD、NH3-N、TN的平均去除率分别为:89.75%、87.76%和57.58%。研究中考察了温度对处理系统的影响,试验结果表明,温度的降低对系统的处理效果影响显著。系统对COD的去除率由24℃的90%下降到6℃的60%,NH3-N的去除率由90%下降到40%左右。同时,系统内微生物特性受温度的影响较大,无论是污泥浓度还是污泥的活性,都随温度的降低而下

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-16
第1章绪论  16-38
  1.1 课题背景  16-19
    1.1.1 世界水资源概况  16-17
    1.1.2 我国水资源概况  17-19
  1.2 生物复合工艺的提出  19-25
    1.2.1 污水生物处理的基本原理  19-20
    1.2.2 悬浮式生长生物处理系统  20
    1.2.3 固着式生长生物处理系统  20-22
    1.2.4 生物复合处理工艺  22-25
  1.3 生物复合工艺的研究现状  25-36
    1.3.1 生物复合处理工艺研究现状  25-29
    1.3.2 生物复合工艺的微生物特性研究现状  29-30
    1.3.3 生物复合工艺的数学模型及动力学研究现状  30-36
  1.4 本课题的来源、研究内容及目的和意义  36-38
    1.4.1 本课题的来源  36
    1.4.2 课题的研究内容  36-37
    1.4.3 本课题研究的目的和意义  37-38
第2章试验材料和试验方法  38-51
  2.1 试验装置及试验用水  38-40
    2.1.1 试验装置  38
    2.1.2 试验工艺流程  38-40
    2.1.3 试验用水  40
  2.2 水质检测分析方法  40
  2.3 微生物检测指标  40-47
    2.3.1 MPN检测方法的试验原理及操作方法  41-43
    2.3.2 硝化细菌活性测定的试验原理及操作方法  43-45
    2.3.3 OUR法的试验原理及操作方法  45-46
    2.3.4 生物膜特征分析  46-47
  2.4 中试设备的均匀度试验  47-51
    2.4.1 充氧性能测定原理  47-48
    2.4.2 试验结果  48-51
第3章常温条件下生物复合工艺的性能研究  51-85
  3.1 生物复合处理系统的启动  51-56
    3.1.1 好氧污泥和生物膜的培养  51-52
    3.1.2 生物膜的缺氧培养  52
    3.1.3 微生物相观察  52-54
    3.1.4 反应器启动阶段运行效果分析  54-56
  3.2 常温条件下生物复合工艺的试验研究  56-79
    3.2.1 影响生物复合工艺运行效果的主要因素  56-57
    3.2.2 HRT的理论推导—正交实验  57-64
    3.2.3 HRT对生物复合工艺处理效能的影响  64-69
    3.2.4 系统回流比对生物复合工艺处理效能的影响  69-79
    3.2.5 系统最佳运行控制参数的确定  79
  3.3 生物复合工艺在最佳控制参数下的运行特征  79-84
    3.3.1 反应系统去除污染物的效果  79-81
    3.3.2 反应系统内微生物的变化情况  81-84
  3.4 本章小结  84-85
第4章低温状况下生物复合工艺的性能研究  85-109
  4.1 水温变化条件下生物复合工艺性能研究  85-91
    4.1.1 水温变化对生物复合工艺去除污染性能的影响  86-88
    4.1.2 水温变化对生物复合系统内微生物特性的影响  88-91
  4.2 低温稳态条件下生物复合工艺的性能特点  91-96
    4.2.1 低温稳态条件下生物复合工艺去除污染物的特性  91-93
    4.2.2 低温稳态条件下生物复合工艺的微生物特性  93-96
  4.3 低温条件下生物复合工艺优化措施  96-101
    4.3.1 污泥回流比对污染物去除效果的影响  96-98
    4.3.2 低温条件下回流比对系统内微生物特性的影响  98-101
  4.4 生物复合工艺生物相分析  101-107
    4.4.1 生物复合工艺中活性污泥特征  102-103
    4.4.2 生物复合工艺中生物膜生物特征  103-105
    4.4.3 吸附性能及沉降性能的比较  105-107
  4.5 本章小结  107-109
第5章生物复合工艺的动力学模型  109-125
  5.1 生物复合处理系统的动力学模型的建立  109-112
    5.1.1 动力学模型的简化  109-110
    5.1.2 动力学模型建立  110-112
  5.2 动力学模型的应用  112-115
    5.2.1 系统缺氧段的动力学模型  112-114
    5.2.2 系统好氧段动力学模型  114-115
  5.3 动力学模型的验证  115-123
    5.3.1 模型参数的选择  115-116
    5.3.2 结果与讨论  116-123
  5.4 本章小节  123-125
第6章生物复合工艺的应用及经济技术分析  125-136
  6.1 工程概况  125
  6.2 设计参数  125-127
    6.2.1 工艺流程确定  125-126
    6.2.2 设计参数  126-127
  6.3 经济技术分析  127-129
    6.3.1 工程总投资  127-128
    6.3.2 工程的运行成本  128
    6.3.3 经济评价  128-129
  6.4 常温条件下实际工程的运行效果  129-132
  6.5 实际工程在低温季节的运行效果  132-134
  6.6 本章小结  134-136
结论  136-139
参考文献  139-151
攻读学位期间发表的学术论文  151-152
哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明  152
哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书  152-153
致谢  153-154
个人简历  154

生物复合工艺处理寒冷地区城市污水试验研究

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