庭院式分散污水生态处理工艺与一体化装置研究

发布时间：2016-07-01 07:15

第 1 章绪论

常规处理技术一般是由城市污水处理厂简化或微缩所得，是一种以生物法为主，并辅以物理化学法的污水处理技术。该技术是利用微生物的新陈代谢将污水中的有机污染物转化为稳定、无害的物质，且辅以利用各种池体、水泵、鼓风机等机械作为整体对污水进行处理。按净化过程是否有氧分为厌氧处理技术和好氧处理技术；按净化污水时微生物在反应器中的生长状况，又可分为生物膜法、活性污泥法等[20]，此外用于城市生活污水二级生物处理的常规技术有传统活性污泥法、A/O、A2/O、吸附生物降解法、氧化沟、接触氧化池等。常规处理技术投入使用快、见效迅速、处理效果好，但由于其工艺流程复杂、需铺设管网、基建投资和运行维护费用高、缺乏灵活性、不易检修等原因较难推广应用。

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第 2 章 水解酸化（HA）预处理单元工艺运行参数试验研究

2.1 试验材料与方法

设计 HA 模拟装置，如图 2.1 所示。装置主体为有机玻璃圆柱体，柱体直径250mm，高 1000mm，有效容积 45L，采用升流式厌氧污泥床（UASB）形式，其运行费用和处理效果均明显优于填料式[75]。池内设置搅拌器，由调速电机提供动力并控制搅拌速度，污水从池底进入，上端经三角溢流堰溢出，经挡板截留进入下方出水槽，可充分增大污水与空气的接触面积，增强富氧能力。在池壁低端设排泥口，据池顶 1/3 及 1/2 处分别设置采样口。

2.2 HA 工艺污染物的去除机理

HA 工艺启动的目的是为待净化的污水驯化适宜微生物，使其更好的顺应新环境，，同时使微生物种群以及污泥形态发生变化，进而建立一个新的生态系统，实现稳定去除污染物的目的。HA 工艺的启动和稳定运行是一体化装置能否正常运行的前提条件之一，采用合适的启动方法快速启动不仅能缩短启动时间，也可为装置再次启动提供一定的借鉴。HA 工艺采用接种污泥法启动，因 HA 工艺是厌氧反应的前两个阶段，所以接种污泥可直接引入厌氧污泥进行驯化，但实际工程中厌氧处理工艺较少，因此，直接接种厌氧污泥可操作性不强。有研究表明，好氧活性污泥中除含有大量好氧生物，也存在大量厌氧菌和兼性厌氧菌[78]，因此，可通过控制池内 DO，抑制甲烷菌生长代谢，使污泥中的厌氧菌和兼性厌氧菌激活，处于优势地位，能将活性污泥成功转型为厌氧污泥。将好氧活性污泥培养驯化成厌氧污泥是一种快捷、有效、简便的污泥培养方法[79]。因而，本试验所用接种污泥取于沈阳北部污水处理厂内二沉池污泥。

第 3 章 HA-地下渗滤（SWIS）组合工艺的参数协调性..............35

3.1 试验材料与方法............35
3.2 HA-SWIS 组合工艺流程及其负荷分配............40
3.3 稳定条件下 HA-SWIS 出水水质与关键参数间的响应关系............44
第 4 章 基于 HA-SWIS 的一体化装置（i-SWIS）设计与结构优化............63
4.1 i-SWIS 设计理念与原则............63
4.2 i-SWIS 空间结构优化与组装............64
4.3 i-SWIS 经济技术性分析............ 70
第 5 章 结论与建议............73
5.1 结论............73
5.2 建议 ............74

第 4 章 基于 HA-SWIS 的一体化装置（i-SWIS）设计与结构优化

4.1 i-SWIS 设计理念与原则

针对现有分散污水处理设备存在的占地大、投资和运行费用高、不易管理、净化效果不尽人意等缺点，以及一些小型处理装置虽然在结构上实现了一体化，但附属设备过多、结构与功能均不够紧凑,且工艺微缩后系统的抗冲击能力差等不足，提出一种分散污水短程深度处理工艺，以生物—生态技术为核心，设计一个小规模、低能耗、建造灵活、处理效果稳定、处理效率高、抗冲击力强、无需专人值守、具有生态特征的一体化装置。i-SWIS 以 SWIS 为生态核心处理单元，可经人工针对性调配基质层使结构趋于精准化，易于实现工艺的设备化，且在同一体系内兼具物化、生物和生态净化功能，所需辅助工艺少，无能量消耗，可埋于冻土层以下，受气温和季节影响较小，可在地表种植花草或经济作物，不影响居民日常生活，易于实现庭院式。

4.2 i-SWIS 空间结构优化与组装

根据 i-SWIS 最佳运行参数及设计水量，可确定出各单元的流量分配和池体大小；在各单元工艺确定的情况下，如何极大程度的利用现有空间及发挥最大的资源优势，是设计的关键所在，根据空间最小化原则合理设计各单元之间的链接与镶嵌，使各单元之间联系紧密，结构紧凑，并本着低能耗、高效率的原则，充分利用自然资源，减少能源消耗，从而设计一个以生态学原理为基础，低能耗、结构紧凑、处理效率高的一体化污水处理装置。
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第 5 章 结论与建议

5.1 结论

本文针对我国分散污水处理技术不成熟、设备化程度差等问题，提出了一种以水解酸化为预处理单元、以地下渗滤为核心处理单元的短流程、低能耗、具有生态特征、结构紧凑的庭院式分散污水耦合处理工艺，对耦合工艺的运行参数进行了优化，并完成了一体化装置（i-SWIS）设计与样机生产。主要结论如下：（1）HA 预处理单元运行参数研究结果表明：稳定运行时，HA 工艺受负荷波动影响较小，抗冲击能力较强，但受搅拌速度及 HRT 的影响较大，为了保障出水水质稳定，建议稳定运行时搅拌速度控制在 10~20r•min-1，HRT 不超过 4h。HA 对 SS 及 CODcr具有较好的去除效果，但对氮磷脱除效果不理想。

5.2 建议

（1）由于硕士期间投入科研及试验的时间有限，只对一体化装置处理生活污水进行了研究，为了扩大其应用领域，建议在以后的研究工作中，进一步探索该一体化装置对其他废水的处理效果及改进措施，如啤酒废水、工业污水、染料及牛奶废水等，并确定装置最佳运行参数。（2）对装置进行调试时，考察温度对一体化装置处理效果的影响，分别在夏季（温度高于 30℃）和冬季（温度低于 4℃）进行现场试验，探索一体化装置在不利环境下的除污能力变化，以采取有效的应对措施。（3）利用一体化装置的出水进行盆栽试验，对作物的生长状况进行研究，从而考虑对装置增设污水回用单元，充分利用和节约水资源，尤其对水资源缺乏的干旱地区具有极其重要的意义。

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参考文献（略）

本文编号：64387