SMAIP系统开发及其在村镇污水治理中的应用研究

发布时间：2020-08-12 20:33

【摘要】：我国村镇经济技术基础薄弱，开发低投资、低成本、高效、维护简单的工艺是村镇污水治理的关键环节之一。课题组采用静态试验、野外自然生态净化试验和工业化生物强化试验，在超深厌氧塘区厌氧消化、固定化生物载体强化、人工浮岛吸收吸附以及悬浮式移动曝气系统多级A/O的基础上，开发悬浮式移动曝气综合塘强化生态技术（简称SMAIP系统），并对其性能及机理进行研究。研究表明：SMAIP系统培养过程简单、启动快。悬浮式移动曝气采用微孔膜式移动曝气，充氧性能优于机械移动式表面曝气，溶解氧可方便控制。悬浮式移动曝气用于生态塘强化试验，污染物COD_(Cr)、氨氮、TP净化效率分别为81%、80%和55%以上。比对照样净化效率分别提高37.5%、30%、12.5%。源水TN浓度过高，C/N值低，系统对TN净化效率影响不明显。固定化生物载体提供较大的生物接触表面积和更强的表面吸附性，提供更多的硝化菌、反硝化细菌数量，提高脱氮效率；并通过载体的过滤、吸附与沉淀强化除磷。固定化生物载体用作生态塘强化手段对COD_(Cr)、氨氮、TN、TP平均净化效率分别达87.69%、72.65%、41%、83.98%，比对照样分别提高22.15%、15.33%、8.65%、34.41%。人工浮岛水生植物净化能力与生长特征表现一致。试验浮岛水生植物中千屈菜生长快，水生黄鸢尾茎叶繁茂。根系泌氧能力：水生黄鸢尾千屈菜。经4d稳定运行后，水生黄鸢尾、千屈菜浮岛对COD_(Cr)、氨氮、TN和TP平均净化效率分别达50%、50%、15%和70%以上。针对不同气候条件，SMAIP系统分别采用无动力自然生态净化模式和工业化生物强化模式。无动力模式SMAIP系统对COD_(Cr)、氨氮、TN和TP的平均净化效率为60.89%、31.20%、19.7%和21%。净化效率与水温相关系数R2分别为0.6928、0.8544、0.6796和0.8519，相关性显著；与HRT相关系数R2分别为0.8975、0.8558、0.5372和0.9023，除TN外呈显著性相关，用完全混合CSTR模型COD一级反应动力学模型描述SMAIP系统的净化过程，并用Arrhenius定律描述温度对反应速率的关系，得出数学模型公式为：Ce=C0(1+1.38×1.23(T-20)×Tm)。实测值与模型计算值之间的相关系数为0.7814。工业化模式COD_(Cr)、氨氮、TN、TP平均净化效率为90.28%、92.78%、60%、52.43%，冰冻期水温维持在9~15℃，出水低于城镇污水处理一级排放标准，净化效率与水温相关性不明显，较低温度下的除磷效果比较高温度下反而高。工业化模式系统主要利用微生物对有机基质的利用，采用Monod一级反应动力学模型来描述生化降解过程，得出数学模型公式为：S SOe. .TX。实测值与模型计算值之间的相关系数为0.9553。以1000人大型村庄为案例，SMAIP系统投资约15万元，占地600m2，运行费用0.662万元/年，装机1.5KW。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【图文】：

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用的地区涵盖了热带、亚热带、温带与亚寒带的广大地域。如美国的寒冷地区阿拉斯加州，地处高纬度的瑞典、加拿大等也大量采用稳定塘处理城市污水。目前全世界已有近50个国家上万座塘系统在运行。其净化机理如图1-1所示。稳定塘具有一系列较为显著的优缺点。优点主要表现在：（1）能够充分利用地形，工程简单，基建投资省；（2）能够实现污水资源化，使污水处理与利用相结合；（3）污水处理能耗少，维护

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中国地质大学（北京）博士论文塑料薄膜网格中，根系穿过网眼生长至 10L 玻璃容器生活污水中，使水面没过网格的底部，临窗培养，尽可能保持各处理采光和通风条件的一致。试验前，用双层报纸包好烧杯侧壁，以模拟根区的弱光条件，防止由于阳光照射使藻类过量繁殖而影响氮磷等指标的测定。根据不同植物对水分吸收数量及蒸腾作用强度的不同，定期向盆栽中补充自来水并做记录，以确定水样体积的变化并防止水分减少过快而影响植物的正常生长。植物根系悬浮于污水中，构成静态人工浮岛处理生活污水的模拟装置如图 2-1 所示。另外设一个等量污水的不放置任何植物的空白作为对照样。

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中国地质大学（北京）博士论文在水面以下 0.4m 处的收集管收集，重力流排出系统。好氧塘内设悬浮式移动曝气链 12 套（3 条曝气链，链间距 1.5m，每条链上放置 4 个曝气头，间距 1m）。熟化塘内种植人工浮岛，塘内放置水生动物。综合塘体东西向依次为厌氧塘、曝气塘、沉淀塘区与熟化塘区四部分，以穿孔浮动隔墙分隔。浮床面积为 50m2，浮床覆盖率为 90%。进水量为 2m3/h，曝气总量约为 6m3/h，曝气时不会扰动下层底泥。现场如图 2-2 所示。悬浮式曝气系统由浮筒、曝气头、支管与配重等组成；悬浮式曝气头在水中的深度为距离池底 300mm 与固定化生物载体的悬挂深度相同，用空压机进行间歇曝气。

【参考文献】