活性污泥旋流释碳工艺研究

发布时间：2017-05-13 05:07

  本文关键词：活性污泥旋流释碳工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着活性污泥法的普遍使用,剩余污泥过多难以处置和污水碳源不足导致脱氮效果差是污水处理厂面临的两大难题。针对这些难题,本文提出旋流释碳方法,利用低能耗旋流释碳器将内回流活性污泥内的部分有机物质释放到水相中,用于补充碳源促进反硝化脱氮,同时消耗活性污泥中的可降解代谢废物,从源头上减少了剩余污泥产量和提高了脱氮效率。具体地,本文针对污水处理AO (Anaerobic-Oxic)工艺内回流混合液特点,提出了AOH (Anaerobic-Oxic-Hydrocyclone,简称AOH)新工艺,新设计了公称直径25mm和35mm(DN25和DN35)的旋流释碳器,综合利用数值模拟和实验方法,考察了旋流释碳器中流场剪切强度分布规律、旋流释碳特性；重点设计AOH25和AOH35(含DN25和DN35旋流释碳器的AO工艺)工业侧线实验,在连续运行工况下考察新工艺对系统出水水质、污泥性能、脱氮效果和剩余污泥产量的影响。主要结论如下：(1)本文定量分析了旋流释碳器中流场剪切强度三维分布规律,发现强剪切区主要集中在边壁剪切区(SW)和空气柱附近区域(Sc),约占全场的22%;随着操作流量的增加,流场剪切强度增加；在操作压降低于0.05MPa的旋流流场中可以提供高达104s-1的剪切速率,为污泥絮体旋流剪切释碳和自转脱附提供了条件。活性污泥经旋流释碳后,絮体粒径减小,细胞表面胶体污染物和孔道阻塞物被清除,部分细胞壁破裂;上清液SCOD浓度平均增加了40～50%,多糖浓度增加了2%-12%,并且在一定范围内随着操作流量和释碳时间的增加而增加。实验结果与理论预测基本一致。(2)连续运行工况下,AOH工艺在污泥性能和出水水质上优于传统AO工艺。AOH工艺的活性污泥在旋流剪切力的长期作用下,沉降性能变好,污泥粒径变小且更紧实,污泥的反硝化速率平均增加了13%-29%,污泥活性增强。在出水水质方面,AOH工艺SCOD、TN、TP和SS等的去除率相比于AO工艺略有提高,AOH25工艺总体上要优于AOH35工艺,系统出水SCOD浓度降低了13.0mg/L,TN去除率提高了6.96%。在污泥减量方面,AOH25和AOH35工艺较空白组AO工艺污泥产量分别减少了42.62%和34.45%,实现了污泥资源化利用和污泥减量。旋流释碳工艺能耗低、无二次污染,具有经济和环保效益。本次研究为AOH工艺规模化工程应用提供了理论和实验依据。
【关键词】：AOH(Anaerobic-Oxic-Hydrocyclone) 旋流释碳器 剪切力 污泥减量 碳源回用
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-32
• 1.1 课题背景11-17
• 1.1.1 城镇污水处理现状11-14
• 1.1.2 污泥处置现状14-17
• 1.2 污泥内碳源回用及污泥减量研究17-25
• 1.2.1 污泥内碳源利用途径17-19
• 1.2.2 污泥释碳技术研究进展19-22
• 1.2.3 剩余污泥内碳源应用及污泥减量研究现状22-23
• 1.2.4 活性污泥机械释碳应用研究23-25
• 1.3 旋流剪切流场在污水处理中的应用25-29
• 1.3.1 旋流剪切流场概述25-28
• 1.3.2 旋流剪切流场在污水处理中的应用研究28-29
• 1.4 旋流场数值模拟研究进展29
• 1.5 研究目的、内容和技术路线29-32
• 1.5.1 研究目的29-30
• 1.5.2 研究内容30-31
• 1.5.3 技术路线31-32
• 第2章 旋流释碳器数值模拟32-55
• 2.1 结构参数设计32-33
• 2.2 模型生成及网格划分33-35
• 2.3 计算模型及参数设定35-38
• 2.3.1 RSM湍流模型和数值计算方法35-36
• 2.3.2 离散相模型36-37
• 2.3.3 参数设定37-38
• 2.4 不同进口流速下压力场38-39
• 2.5 不同进口流速下切向速度场39-41
• 2.6 旋流剪切力计算及三维空间分布规律41-47
• 2.6.1 纵截面剪切力分布43-45
• 2.6.2 横截面剪切力分布45-46
• 2.6.3 分散相轨迹上剪切强度分析46-47
• 2.7 不同进口流速下剪切强度衰减规律47-49
• 2.8 旋流释碳机制分析49-54
• 2.8.1 活性污泥絮体结构51
• 2.8.2 旋流释碳机制51-54
• 2.8.3 活性污泥再吸附过程54
• 2.9 本章小结54-55
• 第3章 旋流释碳静态实验55-67
• 3.1 污泥来源55
• 3.2 实验装置和实验流程55-56
• 3.3 分析指标及方法56-58
• 3.3.1 水质常规标分析方法56-57
• 3.3.2 污泥外观形貌观测57
• 3.3.3 多糖组分分析57-58
• 3.4 结果与讨论58-65
• 3.4.1 粒径58
• 3.4.2 污泥显微图片和SEM58-60
• 3.4.3 污泥沉降性60-61
• 3.4.4 上清液有机质浓度61-64
• 3.4.5 单糖组成分析64-65
• 3.5 本章小结65-67
• 第4章 AOH工业侧线实验67-86
• 4.1 实验条件67
• 4.2 艺设计和实验流程67-72
• 4.2.1 工艺设计67-69
• 4.2.2 工业侧线实验装置和流程69-72
• 4.2.3 污泥反硝化速率测定实验流程72
• 4.3 分析项目和测定方法72
• 4.4 系统运行环境72-74
• 4.4.1 温度72-73
• 4.4.2 酸碱度73-74
• 4.4.3 剪切强度74
• 4.5 内碳源释放及回用74-77
• 4.5.1 SCOD的变化74-75
• 4.5.2 多糖的变化75-76
• 4.5.3 硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的变化76-77
• 4.6 AOH工艺对污泥性能影响77-81
• 4.6.1 粒径77-78
• 4.6.3 沉降性能78-79
• 4.6.4 反硝化性能79-81
• 4.7 AOH工艺对出水水质的影响81-84
• 4.7.1 SCOD去除81-82
• 4.7.2 NH_4-N的去除82
• 4.7.3 TN的去除82-83
• 4.7.4 SS的去除83
• 4.7.5 TP的去除83-84
• 4.8 污泥减量效果分析84-85
• 4.9 AOH技术经济性和适用性分析85
• 4.10 本章小结85-86
• 第5章 结论与展望86-90
• 5.1 结论86-87
• 5.2 创新点87
• 5.3 展望87-90
• 5.3.1 现阶段工作不足及建议87-88
• 5.3.2 旋流释碳工艺工程应用展望88-90
• 参考文献90-98
• 致谢98-99
• 附录99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 易建婷;张成;徐凤;罗程钟;陈宏;赵秀兰;;全国投运城镇污水处理设施现状与发展趋势分析[J];环境化学;2015年09期

2 唐朝春;刘名;陈惠民;简美鹏;衷诚;;废水生物处理系统中胞外多聚物的研究进展[J];化工进展;2014年06期

3 阮晓东;刘俊新;;活性污泥絮体的分形结构分析[J];环境科学;2013年04期

4 李志华;吴军;贺春博;王晓昌;;水力旋流条件对好氧颗粒污泥稳定性影响[J];环境科学学报;2013年03期

5 阮晓东;刘俊新;;活性污泥TB-EPS的絮凝特性研究:絮体的成长、破碎与再凝聚[J];环境科学学报;2013年03期

6 张小玲;王芳;刘珊;;剪切力对好氧颗粒污泥的影响及其脱氮除磷特性研究[J];安全与环境学报;2011年04期

7 白杨;王鹤立;李广;韩冰;;强化污泥厌氧消化的前处理技术研究进展[J];工业水处理;2011年06期

8 王怡;刘潘;彭党聪;;剩余污泥的超声处理及资源化利用研究[J];中国给水排水;2010年23期

9 张贺飞;徐燕;曾正中;郭浩磊;潘玉;;国外城市污泥处理处置方式研究及对我国的启示[J];环境工程;2010年S1期

10 龙向宇;唐然;方振东;冯裕钊;蒋辉;刘春婷;;活性污泥的絮体结构模型[J];城市环境与城市生态;2010年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 程洋;富含Fuc苹果果胶多糖提取与理化特性及活性研究[D];西北大学;2013年

2 李现瑾;流体剪切与超声空化联合破解剩余污泥优化研究[D];东北大学;2013年

3 李剑平;水热旋流脱附技术及在含油多孔介质脱油中的应用研究[D];华东理工大学;2013年

4 潘艳萍;臭氧化污泥减量及碳源回用研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 丁陇云;剪切力场下腐殖酸絮凝体形态学特征研究与强度分析[D];西安建筑科技大学;2006年

6 汪启光;污泥臭氧破解及其减量的机理与效能研究[D];浙江大学;2006年

  本文关键词：活性污泥旋流释碳工艺研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：361619