螺旋升流式反应器处理城市污水的试验研究

发布时间：2020-11-08 11:52

　　 根据反应器理论,将螺旋升流特征应用于污水处理的反应技术之中,开发出了一种新型的污水处理设备——螺旋升流式反应器(SUFR)。论文通过对螺旋升流式反应器处理城市污水进行了试验研究,得到如下结论: (1)SUFR-A/O除磷系统可获得良好的除磷及去除COD的效果:当进水COD浓度为212~498mg/L时,出水COD浓度小于40mg/L,平均去除率在95%以上;进水TP浓度为3.62~8.64mg/L时,出水TP浓度小于0.5mg/L,平均去除率在96%以上。该A/O除磷系统具有工艺简单,处理效果好,运行稳定的优点,适用于对TN去除要求不高的污水处理。 (2)SUFR脱氮除磷系统具有良好的脱氮除磷及去除COD的效果,可保证出水COD=8~31mg/L,TP=0.07～0.49mg/L,TN=2.3～9.3mg/L。并且通过试验研究得出该反应系统最佳的运行工艺和运行参数为:(a)厌氧反应器、缺氧反应器与好氧反应器的容积比为1: 1.5~2.5: 3~3.5,好氧反应器中的污泥量占污泥总量的比例大于47%,各反应器的长径比控制在4～6之间;(b)水力停留时间为8~10小时,污泥龄为15~22天,好氧反应器下部DO浓度为0.5~0.95mg/L,中上部为3.0~3.5mg/L;(c)污泥回流比为40%~60%,好氧反应器至缺氧反应器的混合液回流比为200%~250%,缺氧反应器至厌氧反应器的混合液回流比为100%~150%。 (3)SUFR的螺旋升流特征能形成适宜于不同微生物种群生存的生态位,有利于活性污泥中微生物种群的多样化,使系统具有较强的抗外界干扰和自身恢复调节能力;螺旋升流特征有利于污泥的颗粒化,可形成不同环境状态的交错区,为反硝化聚磷菌创造有利的生存微环境,方便地实现了目前较难工程化的反硝化除磷过程,同时颗粒污泥的形成便于在好氧反应器内发生同时硝化反硝化脱氮作用,因此在COD/(N+P)值相对较低的情况下也可获得良好的脱氮除磷效果,解决了低碳源污水在常规生物脱氮除磷工艺中存在的碳源不足问题;螺旋升流特征能提高基质的浓度梯度,延长基质在反应器中的停留时间,使反应器表现出明显的活塞流特征。 (4)SUFR螺旋水流特有的剪切力可破坏围在气泡周围的滞留膜,降低液膜的厚度,减少传质阻力;螺旋水流的惯性离心力可使污泥颗粒作径向运动,对上升气泡的流速有一约束作用,使混合液中的气泡不易合并长大,增大了气-液接触的比表面积,提高氧的传质效率;在清水中SUFR的氧传质效率是CSTR的2倍 WP=6 左右,在活性污泥混合液中SUFR的氧传质效率是CSTR的3倍。 (5) 对SUFR脱氮除磷系统中的污泥进行了厌氧吸收COD及释磷的试验,结果表明:在此过程中VSS呈现出上升的趋势,而MLSS及灰分均呈现出下降的趋势;当微生物体内的糖原耗尽时,会引起厌氧吸收COD及释磷过程的中断。本研究得出△P/△PHB、△Gly/△PHB、△P/△COD、△PHB/△COD的平均值分别为0.48 mg/mg、0.50 mg/mg、0.44 mg/mg、0.92 mg/mg;△P/△COD与溶液中pH值呈明显的线性关系,其线性方程为:△P/△COD=0.17 pHout-0.74 。 (6)本反应系统活性污泥中聚磷菌所占的比例在53%~58%之间,平均值为56%左右,反硝化聚磷菌约占全部聚磷菌总量的72%左右,约有37%~39%的脱氮作用是由反硝化聚磷菌完成的。 (7)对SUFR脱氮除磷系统中的污泥进行缺氧及好氧吸磷试验,结果表明:在不加外碳源条件下,PHB含量较高污泥的反硝化脱氮速率及反硝化吸磷速率均高于PHB含量低的污泥;当有外碳源存在时,反硝化速率是无碳源时的1.6倍左右,PHB含量高的污泥表现出反硝化吸磷现象,但吸磷速率仅为无外碳源时的13%,PHB含量低的污泥表现出反硝化释磷现象,并且存在着反硝化菌与聚磷菌对外碳源竞争的矛盾;在缺氧条件下,吸磷量与消耗PHB之间的比值为0.75~0.86,低于在好氧条件下的1.08。 (8)通过对各水质成分分别建立物料平衡方程,得出了各成分沿SUFR反应系统流程变化的动力学模式,并对该动力学模式进行计算求解。结果表明SUFR系统各成分的模拟值与试验值基本吻合,该动力学模式具有较高的数据拟合能力,能较好模拟SUFR系统的反应过程,能将一个特殊的SUFR反应系统模型化。该动力学模式对SUFR系统的方案设计、运行状况预测等方面能发挥良好的作用,具有一定的指导和使用价值。 本研究获得了可用于实际设计及运行控制的重要参数,为螺旋升流式反应器的工程应用提供了依据。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2004
【中图分类】：X703
【部分图文】：

5 螺旋升流式反应器脱氮除磷系统的污泥特性分析旋升流式反应器脱氮除磷系统的污泥特性泥的颗粒性分析污泥的外观形态特征及分析粒的粒径在显微镜下用测微尺测定颗粒的长度和宽度，然后径[116]：D=1/n∑(ab2)1/3(5.1)粒直径，n 为测定的颗粒数目，a、b 为长和宽。粒的外观形态通过在显微镜下观察获得，结果如图 5.1 所

图 5.2 SUFR 系统中颗粒污泥（放大倍数：40×10）Fig 5.2 The photo of granular sludge in SUFR system (40×10 times)解性底物、生化反应过程的中间产物和末端产物在颗粒污泥中的传基础的，而扩散与孔隙的大小与分布有关[118]。因此，扩散速率和孔布则决定了传质的量。Alphenaar[118]测得颗粒污泥的孔隙率在 40%～且还发现小颗粒污泥的孔隙率较高而大颗粒污泥的孔隙率较低，他由于细胞自溶物堵塞了毛细孔或由于大颗粒内部细胞在孔隙中生长的。同时，他的试验还指出大颗粒仅仅外层细胞是活跃的，内部细一步影响底物向颗粒内部传质。在很多情况下，大颗粒污泥中心的作用而完全失活[119]，所以大颗粒中只有部分生物量在废水处理中是小的污泥颗粒则是由更多的幼龄细胞组成，其高的孔隙率使其具有。不同条件下培养的颗粒污泥大小差别很大，颗粒污泥大到一定程度颗粒所能维持的最大尺寸取决于它所受到的外力、颗粒污泥内部的

图 5.3 SBR 系统中活性污泥生物相（放大倍数：10×10）Fig.5.3 The photo of the actived sludge in SBR system (10×10times) 5.3 及镜检情况可以发现 SBR 系统中的污泥体积碎小，分散，有少量的累枝虫、轮虫等，但污泥没有形成颗粒，测其 SVI 在，沉降性能没有形成颗粒污泥的 SUFR 系统好。 SBR 系统的对比试验，可以知道反应器类型是颗粒污泥形成的[79]。SUFR 的螺旋升流特征可能是形成颗粒污泥的主要原因：一离心惯性效应可使活性污泥作径向运动，由于颗粒污泥与絮状及比重不同造成了运动速率的差异，从而能将颗粒污泥与絮状泥的颗粒化；另一方面，由于升流的流向具有对颗粒污泥的选成颗粒污泥的菌体会被水流冲出，从而有利于形成的颗粒污泥存在与生长。微生物种群
【引证文献】

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3 叶姜瑜;SUFR系统中微生物多样性及稳定性的试验研究[D];重庆大学;2007年

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1 李娜;SUFR系统除磷效果及其影响因素的研究[D];重庆大学;2009年

2 孙媛;投料氧化沟工艺的除磷效能研究[D];重庆大学;2012年

本文编号：2874743