A/A/O氧化沟工艺强化脱氮调控技术研究
发布时间：2023-09-28 23:03
减少城市污水中氮的排放对控制富营养化及改善水体环境具有重要意义，高效脱氮是城市污水处理厂运行调控的难点之一。城市污水处理是高耗能行业，通过调控措施挖掘节能潜力，合理进行能量配置，具有很强的现实意义。A/A/O氧化沟具有工艺流程简单、运行管理方便等优点，在我国城市污水处理厂得到广泛应用，其运行调控不仅涉及到沟内复杂的水力学及生物化学过程，还受到环境条件及进水负荷变化的影响，由于缺乏有效的运行调控策略导致脱氮效果不佳、运行不稳定、沟内易积泥、能耗高。因此，本文基于实际污水处理厂环境条件及进水负荷的动态变化特性，综合考虑水力场及生物场因素，采用“小试—中试—现场试验—动力学—数值模拟”相结合的方式，系统深入地研究了A/A/O氧化沟工艺强化脱氮及节能降耗的适应性优化策略及控制方法。 分析A/A/O氧化沟工艺污水处理厂的运行现状发现，工艺优化的重点是强化脱氮及降低能耗。高效脱氮的重要途径是强化前置缺氧区反硝化、促进主反应区同时硝化反硝化，节能降耗的关键环节是曝气及推流系统的优化配置。 系统研究溶解氧浓度、污泥回流比、污泥龄和污泥浓度等运行参数对A/A/O氧化沟工艺脱氮性能的影响，优选合理的参数取...
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 氧化沟污水处理技术研究现状
1.2.1 氧化沟工艺概述
1.2.2 国内外研究现状
1.3 污水生物处理系统过程控制研究现状
1.3.1 污水生物处理系统过程控制概况
1.3.2 国内外研究现状
1.4 多场结合实现污水处理系统运行优化
1.4.1 活性污泥系统多场间相互影响关系
1.4.2 水力场与生物场相结合实现活性污泥系统运行优化
1.5 课题提出及研究内容
1.5.1 课题提出
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
1.5.4 课题来源
2 试验装置及方法
2.1 试验用水来源及水质
2.2 试验现场及试验装置
2.2.1 试验现场
2.2.2 中试装置
2.3 试验仪器设备及检测方法
2.3.1 试验仪器设备
2.3.2 试验分析项目及检测方法
2.4 三维流场模拟平台
2.5 物料平衡分析方法
2.5.1 物料平衡原理
2.5.2 氮物料衡算方法
2.5.3 磷物料衡算方法
2.5.4 碳物料衡算方法
2.6 本章小结
3 A/A/O 氧化沟工艺运行效能分析
3.1 A/A/O 氧化沟工艺处理效果现状分析
3.1.1 进水水质特性
3.1.2 处理效果分析
3.2 A/A/O 氧化沟工艺运行能耗现状分析
3.2.1 运行能耗分析
3.2.2 节能关键点识别
3.3 A/A/O 氧化沟工艺运行优化思路
3.4 本章小结
4 A/A/O 氧化沟工艺脱氮影响因素及动力学研究
4.1 A/A/O 氧化沟工艺脱氮机理
4.1.1 生物硝化反应机理
4.1.2 生物反硝化反应机理
4.1.3 同时硝化反硝化脱氮机理
4.2 强化 SND 脱氮的必要性
4.3 溶解氧浓度的影响
4.3.1 DO 浓度对硝化及反硝化的影响
4.3.2 DO 浓度与脱氮反应速率的关联性分析
4.4 污泥回流比的影响
4.5 泥龄的影响
4.6 污泥浓度的影响
4.7 A/A/O 氧化沟工艺脱氮动力学
4.7.1 硝化反应动力学
4.7.2 反硝化反应动力学
4.8 本章小结
5 A/A/O 氧化沟工艺曝气模式调控及优化运行研究
5.1 连续曝气时主反应区特征参数分布规律
5.1.1 试验工况及断面
5.1.2 流速分布
5.1.3 溶解氧分布
5.1.4 污泥浓度分布
5.2 连续曝气时主反应区供氧、混合及推流性能优化条件
5.2.1 供氧性能优化条件
5.2.2 混合及推流性能优化条件
5.3 A/A/O 氧化沟工艺连续曝气模式强化脱氮
5.3.1 概述
5.3.2 主反应区分段优化策略的提出
5.3.3 主反应区分段优化策略的应用
5.3.4 连续曝气优选模式的确定
5.4 A/A/O 氧化沟工艺间歇曝气模式强化脱氮
5.4.1 概述
5.4.2 试验工况及方法
5.4.3 完全硝化反硝化中试试验
5.4.4 不同组合工况中试试验
5.4.5 间歇曝气模式调控效能分析
5.5 A/A/O 氧化沟工艺不同曝气模式物料平衡分析
5.5.1 物料平衡分析基础数据
5.5.2 物料平衡计算及运行效能对比
5.5.3 物料平衡分析对工艺优化运行的启示
5.6 本章小结
6 A/A/O 氧化沟工艺流态优化及能量配置研究
6.1 氧化沟沟型与节能的关系
6.1.1 沟型对充氧的影响
6.1.2 沟形对混合推动能量投入的影响
6.2 氧化沟三维流态模型的建立
6.2.1 三维湍流模型的选择
6.2.2 主反应区三维流场建模及模型校验
6.2.3 缺氧区三维流场建模及模型校验
6.3 氧化沟沟型结构及设备位置优化与模拟
6.3.1 主反应区优化措施及模拟
6.3.2 缺氧区优化措施及模拟
6.4 氧化沟推流设备优化配置改造
6.5 本章小结
7 A/A/O 氧化沟工艺应对进水变化的分时优化控制研究
7.1 污水处理厂进水动态变化特征
7.1.1 进水水温变化特征
7.1.2 进水水量变化特征
7.1.3 进水水质变化特征
7.2 运行时期划分及主要控制参数
7.2.1 运行时期划分
7.2.2 主要控制参数
7.3 好氧区控制策略——区段溶氧控制
7.3.1 基于分段供氧理论的生化反应功能区段划分
7.3.2 进水动态变化对区段划分的影响
7.3.3 区段溶氧控制策略的提出
7.4 其它功能单元控制策略
7.5 A/A/O 氧化沟工艺分时优化控制策略确定
7.6 控制效果分析
7.6.1 控制前后溶解氧稳定性比较
7.6.2 控制前后净化效能及能耗比较
7.7 本章小结
8 结论及建议
8.1 结论
8.2 建议
致谢
参考文献
附录
A. 攻读博士学位期间发表的论文
B. 攻读博士学位期间申请的专利
C. 攻读博士学位期间的学术交流
D. 攻读博士学位期间的科研工作
E. 攻读博士学位期间所获奖励
本文编号：3848789
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 氧化沟污水处理技术研究现状
1.2.1 氧化沟工艺概述
1.2.2 国内外研究现状
1.3 污水生物处理系统过程控制研究现状
1.3.1 污水生物处理系统过程控制概况
1.3.2 国内外研究现状
1.4 多场结合实现污水处理系统运行优化
1.4.1 活性污泥系统多场间相互影响关系
1.4.2 水力场与生物场相结合实现活性污泥系统运行优化
1.5 课题提出及研究内容
1.5.1 课题提出
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
1.5.4 课题来源
2 试验装置及方法
2.1 试验用水来源及水质
2.2 试验现场及试验装置
2.2.1 试验现场
2.2.2 中试装置
2.3 试验仪器设备及检测方法
2.3.1 试验仪器设备
2.3.2 试验分析项目及检测方法
2.4 三维流场模拟平台
2.5 物料平衡分析方法
2.5.1 物料平衡原理
2.5.2 氮物料衡算方法
2.5.3 磷物料衡算方法
2.5.4 碳物料衡算方法
2.6 本章小结
3 A/A/O 氧化沟工艺运行效能分析
3.1 A/A/O 氧化沟工艺处理效果现状分析
3.1.1 进水水质特性
3.1.2 处理效果分析
3.2 A/A/O 氧化沟工艺运行能耗现状分析
3.2.1 运行能耗分析
3.2.2 节能关键点识别
3.3 A/A/O 氧化沟工艺运行优化思路
3.4 本章小结
4 A/A/O 氧化沟工艺脱氮影响因素及动力学研究
4.1 A/A/O 氧化沟工艺脱氮机理
4.1.1 生物硝化反应机理
4.1.2 生物反硝化反应机理
4.1.3 同时硝化反硝化脱氮机理
4.2 强化 SND 脱氮的必要性
4.3 溶解氧浓度的影响
4.3.1 DO 浓度对硝化及反硝化的影响
4.3.2 DO 浓度与脱氮反应速率的关联性分析
4.4 污泥回流比的影响
4.5 泥龄的影响
4.6 污泥浓度的影响
4.7 A/A/O 氧化沟工艺脱氮动力学
4.7.1 硝化反应动力学
4.7.2 反硝化反应动力学
4.8 本章小结
5 A/A/O 氧化沟工艺曝气模式调控及优化运行研究
5.1 连续曝气时主反应区特征参数分布规律
5.1.1 试验工况及断面
5.1.2 流速分布
5.1.3 溶解氧分布
5.1.4 污泥浓度分布
5.2 连续曝气时主反应区供氧、混合及推流性能优化条件
5.2.1 供氧性能优化条件
5.2.2 混合及推流性能优化条件
5.3 A/A/O 氧化沟工艺连续曝气模式强化脱氮
5.3.1 概述
5.3.2 主反应区分段优化策略的提出
5.3.3 主反应区分段优化策略的应用
5.3.4 连续曝气优选模式的确定
5.4 A/A/O 氧化沟工艺间歇曝气模式强化脱氮
5.4.1 概述
5.4.2 试验工况及方法
5.4.3 完全硝化反硝化中试试验
5.4.4 不同组合工况中试试验
5.4.5 间歇曝气模式调控效能分析
5.5 A/A/O 氧化沟工艺不同曝气模式物料平衡分析
5.5.1 物料平衡分析基础数据
5.5.2 物料平衡计算及运行效能对比
5.5.3 物料平衡分析对工艺优化运行的启示
5.6 本章小结
6 A/A/O 氧化沟工艺流态优化及能量配置研究
6.1 氧化沟沟型与节能的关系
6.1.1 沟型对充氧的影响
6.1.2 沟形对混合推动能量投入的影响
6.2 氧化沟三维流态模型的建立
6.2.1 三维湍流模型的选择
6.2.2 主反应区三维流场建模及模型校验
6.2.3 缺氧区三维流场建模及模型校验
6.3 氧化沟沟型结构及设备位置优化与模拟
6.3.1 主反应区优化措施及模拟
6.3.2 缺氧区优化措施及模拟
6.4 氧化沟推流设备优化配置改造
6.5 本章小结
7 A/A/O 氧化沟工艺应对进水变化的分时优化控制研究
7.1 污水处理厂进水动态变化特征
7.1.1 进水水温变化特征
7.1.2 进水水量变化特征
7.1.3 进水水质变化特征
7.2 运行时期划分及主要控制参数
7.2.1 运行时期划分
7.2.2 主要控制参数
7.3 好氧区控制策略——区段溶氧控制
7.3.1 基于分段供氧理论的生化反应功能区段划分
7.3.2 进水动态变化对区段划分的影响
7.3.3 区段溶氧控制策略的提出
7.4 其它功能单元控制策略
7.5 A/A/O 氧化沟工艺分时优化控制策略确定
7.6 控制效果分析
7.6.1 控制前后溶解氧稳定性比较
7.6.2 控制前后净化效能及能耗比较
7.7 本章小结
8 结论及建议
8.1 结论
8.2 建议
致谢
参考文献
附录
A. 攻读博士学位期间发表的论文
B. 攻读博士学位期间申请的专利
C. 攻读博士学位期间的学术交流
D. 攻读博士学位期间的科研工作
E. 攻读博士学位期间所获奖励
本文编号：3848789
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