（环境工程专业论文）太阳能驱动a2o工艺处理农村生活污水研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 本文针对目前常用农村生活污水处理技术效率较低，而城市污水处理技术再 农村使用的运行成本较高的现状，将太阳能技术与a 2 o 工艺相结合处理农村生 活污水，通过引入太阳能作为新型能源，为污水处理中的增氧曝气提供动力，克 服运行成本的瓶颈，从而开发出农村生活污水处理新技术 本文主要从三个方面展开研究：现有生活污水处理技术的特点分析，用太 阳能进行功能强化的配套性等；不同气象条件对太阳能发电量以及对曝气效果 的影响；两种水力负荷下太阳能驱动a 2 0 工艺的处理效果，以及工艺运行策 略研究等。主要得到如下结果： ( 1 ) 不同气象条件对太阳能发电量以及对曝气效果的影响研究表明：太阳 能板发电量随着天气的晴天、多云、阴天和雨天的不同变化呈现出显著的差异性 发电量基本可以满足曝气量的需求，发电量不是曝气量的决定性因素，影响曝 气量的还有其他很多因素，比如：蓄电池的充放电特征、曝气方式等。排除雨 水的稀释作用、水力负荷、水体中污染物的浓度、曝气方式等因素的影响，曝气 量和好氧池中的溶解氧水平呈正相关性 ( 2 ) 太阳能驱动a 2 o 工艺的运行效果研究表明：t n 去除效果在水力负 荷为3 0 0 3l d m 2 时较好；两种水力负荷下氨氮去除效果差异不显著；两种水 力负荷下t p 去除效果差异不显著，只是当水力负荷由1 5 0 1 1 d m 2 提升至3 0 0 3 l d m 2 时，系统会受到冲击，需要经过一个短暂的恢复期来恢复除磷效率；两 种水力负荷下c o d 的去除效果差异显著。当水力负荷为1 5 0 1 l d m 2 时，去除效 果较好；当水力负荷为3 0 0 31 d m 2 时，去除效果较差。 关键词：太阳能；a 2 o 工艺；不同气象条件；水力负荷 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h i sr e s e a r c hd i r e c t sa tc u r r e ts i t u a t i o nt h a tt h ee f f i c i e n c yo fc u r r e n tr u r a ls e w a g e t r e a t m e n tt e c h n o l o g yw h i c hi sa l w a y su s e di sl o wa n dc u r r e n ts i t u a t i o nt h a tt h eh i g h c o s to fu r b a ns e w a g et r e a t m e n tt e c h n o l o g yw h e nu s e di nr u r a la r e a i tc o n b i n e ss o l a r t e c h n o l o g ya n da 2 ot e c h n o l o g yt h a tt r e a t sr u r a ls e w a g et ot r e a tr u a ls e w a g e i t i n t r o d u c e ss o l a re n e r g ya sn e we n e r g yt os u p p l yp o w e rf o ro x y g e na e r a t i o nt o o v e r c o m et h eb o t t l e n e c ko fo p e r a t i n gc o s t ，i no r d e rt o d e v e l o p en e wt e c h n o l o g y t r e a t i n gr u r a ls e w a g e t h i sr e s e a r c hu n f o l d si nt h r e es i d e s f i r s t l y , a n a l y s i so ff e a t u r e so fc u r r e n tr u r a l s e w a g et r e a t m e n tt e c h n o l o g ya n dt h ec h a r a c t e r s i t i c so fm a t c hu s i n gs o l a re n e r g yt o s t r e n g t h e nf u n t i o n s e c o n d l y , i tm a i n l yr e s e a r c h s t h ee f f e c to fd i f f e r e n tw e a t h e r c o n d i t i o nh a so ng e n e r a t i o no fs o l a re n e r g ya n da e r a t i o ne f f e c t t h i r d l y , i tr e s e a r c h s t h et r e a t m e n te f f e c to f | qt e c h n o l o g yd r i v e nb ys o l a re n e r g yu n d e rt w oh y d r a u l i c l o a d i n g s ，a n di tr e s e a r c h st h es t r a t e g yo fp r o c e s so p e r a t i o n t h i sr e s e a r c hh a st h r e ec o n c l u s i o n s ( 1 ) f i r s t l y , g e n e r a t i n gc a p a c i t yo fs o l a rp a n e l ss h o w ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sw i t h t h ec h a n g i n go fw e a t h e rc o n d i t o n ss u n n y , c l o u d ya n dr a i n y s e c o n d l y ，g e n e r a t i o n b a s i c l ym e e t st h en e e do fa e r a t i o n g e n e r a t i o ni sn o td e c i s i v ef a c t o r t h a te 舭e t s a e r a t i o n t h e r ea r em a n yo t h e rf a c t o r st h a ta f f e c ta e r a t i o n ，s u c ha sc h a r g i n ga n d d i s c h a r g i n gc h a r a c t e r i s t i c so fb a t t e r y , t h ew a yo fa e r a t i o n ，t h ev o l u m eo fa e r a t i o na n d s oo n t h i r d l y , e x c l u d i n gt h ee f f c t so ff a c t o r ss u c h 蠲d i l u t i o no fr a i n w a t e r , h y d r a u l i c l o a d i n g ，t h ec o n c e m t r a t i o no fp o l l u t a n t si nw a t e r b o d y , t h ew a yo fa e r a t i o n ，t h ev o l u m e o fa e r a t i o nh a sp o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t hd oi na e r o b i cp i d l l d ( 2 ) f i r s t l y , w h e nh y d r a u l i cl o a d i n g si s3 0 0 3l d m _ ，t h er e m o v i n ge f f e c to ft ni s b e t t e r s e c o n d l y , t h er e m o v i n ge f f e c to fa m m o n i ad o s en o ts h o ws i g n i f i c a n t d i f f e r e n c et i n d e rt w oh y d r a u l i cl o a d i n g s t h i r d l y , t h er e m o v i n ge f f e c to ft pd o s en o t s h o ws i g n i f i c a n td i f f e r e n c eu n d e rt w oh y d r a u l i cl o a d i n g s b u tw h e nt h e h y d r a u l i c l o a d i n gi n c r e a s e sf r o m1 5 0 1 1 d m zt o3 0 0 3 1 d i i l 2 ，t h es y s t e ms u f f e r si m p a c t i tn e e d sa 2 浙江大学硕士学位论文 一一一一一 s h o r tc o n v a l e s c e n c et or e g a i ne f f e c to fr e m o v i n go ft ef o u n h l y ，t h er e m o v i n ge f f e c t o fc o ds h o w s s i g n i f i c a n td i f f e r e n c eu n d e rt w oh y d r a u l i c l o a d i n g s w h e nt h e h y d r a u l i cl o a d i n gi s15 011 d m 2 , t h e r e m o v i n ge f f e c to fc o di sb e t t e r w h e nt h e h y d r a u l i cl o a d i n gi s3 0 0 31 d m 2 ，t h er e m o v i n ge f f e c to fc o di sw o r s e k e yw o r d s ：s o l a re n e r g y ；a 2 ot e c h n o l o g y ；d i f f e r e n tw e a t h e rc o n d i t o n ；h y d r a u j i c l o a d i n g 3 浙江大学硕士学位论文 第1 章：绪论 1 1 我国农村生活污水的来源 农村生活污水来源有很多，凡是我们日常生活中使用后进入排水设施的水都 算是生活污水，只要进入了污水管道，干净的也变成肮脏的了，所以都算是生活 污水。比如：冲厕所用的水，洗衣服后排放的污水，淘米、洗菜、擦地后的污水， 都是农村生活污水的来源。 1 2 我国农村生活污水的处理 1 2 1 国内外农村生活污水处理现状 1 2 1 1 国外农村生活污水处理技术现状 鉴于农村生活污水污染面广、较分散的特点，国外一些发达国家进行了大量 的试验研究与实践如澳大利亚利用污水直接灌溉土壤地，利用耕种的作物来吸 收分解污水中污染物质与水分，有效实现了污染物去除和污水减量的目的，降低 了污水中的氮、磷、钾含量，避免污水直接排入水体后，导致水体富营养化【l 】。 美国、日本、澳大利亚、以色列、俄罗斯和西欧等国，采用将污水投配到土壤表 面具有一定构造的渗滤沟中，污染物通过物理、化学、微生物的降解和植物的吸 收利用得到处理和净化【2 】。该技术对悬浮物、有机物、氨氮、总磷和大肠杆菌的 去除率均较高，一般可达7 0 9 0 。欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等国家广 泛应用人工湿地处理系统，该系统一般由人工基质和生长在其上的沼生植物组 成，是一种独特的“土壤植物微生物”生态系统，它利用各种植物、动物、微 生物和土壤的共同作用，逐级过滤和吸收污水中的污染物，达到净化污水的目的 【引德国、法国、美国采用氧化塘处理农村生活污水，该技术主要是利用茵藻的 共同作用来去除污水中的污染物，具有基建投资少、运转费用低、维护简单、便 于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体以及无需污泥处理等优点【4 l 。 除此之外，一些国家将城市污水处理工艺组装成一体化装置，应用于分散的 浙江大学硕士学位论文 污水处理系统。如日本研究的一体化装置主要采用厌氧一好氧一二沉池组合工 艺，兼具降解有机物和脱氮的功能，其出水b o d 5 晴天 雨天，可见发电量不仅仅与光照强度有关而且光 照强度大，发电量不一定大；即使在阴雨天这样的光照强度微弱的情况下，太阳 能板光伏发电依然存在 3 2 2 不同气象条件下发电量与曝气量的关系 3 2 2 1 不同气象条件下发电量整体情况 不同气象条件下发电量整体情况如图3 1 所示 浙江大学硕士学位论文 不m 气象条件下发电屉牲体情况 弱 。 ? 。”。i7 ，! 释”? | _ 嚣 ? j 鬻? 鬻j 峨燃t ! 毪j 蹿”9 1 1 豫臻8 端：臻喈，”拯l 繇| ；一静口 h 一。_ | “n 珊0 謦? “。j 3 。一j 一- ，。 i“ “ 一z 。 “l ”5r = 4 5 * o _ _ * 。一” ，t r *f “i _ 、。ytx ”、c 靠_ | 一，h 3 礼e，。，- t i 强。疆g 鳞t 槲赫j 搿璺船t o i 二j 一舡袒j i 一一2 t i m i a 。，0 ：一一暖一i 一。，f 强，。o 一 弹i 静t 一一“- 啦冀。_ ，i 5 ” - ，# 0 。* 一、 w n 日曩”壤。# ，o q 杆t 张一# i $ 妒i 能 。# 槲。，* 麓 f “j 矗_ ，豫l 玎甜一懒钟o x * 蒋妒j x 0 、肌n ，j # 一、t 罅量z 聃目 ! ，一j 。、醴4 t f ；。- 蚶馏i 并i ，舟* ，。i 舻二一j i i 0 糖r 4 i * p 者啦嚣! # ，t 施 强船搏：鲫瑚瓤奢越：；呼舟磬? 嚣t 罐群j 嚣：。# # # 旃n # “妒* 鞠g 猫辨j 磷 ：二一，。，。，一一y 鼎“巩未- ，o g ”w 卿* ，q 二一诎j 甜j # f ! 琳v 前。； “j 即。一7 精 ，：“# ，：”= h # i # 二* l ”“。翔 n a 。，x m ”、 、。1= 一。1 。- 、 ，。“，嚣鳓。静舭t 嬲女 t 蜘啪啦鼍? r 鳓黼冀锻鲫黔蟛i 鳓删誊静# = 谢谢 糍。嬲j 舟删# 搏f ”虢嗡一。烈o “ 一瓣 。1 v，_ tn f 二7 职# # = ，i = 1；、。_ “7 蕊二嘶c 蛾鳓# 榷鳓”蛳一臻* ? m 簪埔u l 段；。 ! 蛳z “*i ，；o ，毕j “c j “* j h q 裂 窿! 虹瞥瞥 爿吐 j 如 爿它 1 1 帐帐1 k1 也 窿 ， 浦输 州精 精黑蚺 嫡医 1 烈 精 l e z ；月1 5 f ：；月1 6e；月2 5 e；月2 6 f；月2 7 e；月2 9e；月3 0e；月3 1e6 月1 日6 月3 日 6 月4 日 6 月5 日6 月7 曰6 月8 日6 月9 日 时问(日期)，天气 图3 1不同气象条件下发电量整体情况 由图可以看出，5 月1 5 日天气为小雨，发电量为3 0 6w h ，5 月1 6 日天气为 多云，发电量为4 2 4w h ，所以随着天气的好转，太阳能发电系统也随着好转。 但是由5 月2 5 日的数据可知，虽然天气由1 6 日的多云转为晴天，可是发电量却 不升反降。这说明除了天气因素光照强度之外，其他因素也会影响太阳能系统发 电。同样由6 月1 日和6 月3 日的数据可知，其中6 月1 日天气多云，发电量为 1 5 0w h ，6 月3 日天气阴天，发电量为5 2 2w h ，所以可知，天气虽然由多云变 为阴天，发电量却反而增加了。故光照强度变弱，太阳能发电系统不一定会变差。 据统计，太阳能平均光伏发电量依次为：阴天( 4 6 2w h ) ，多云( 3 6 4w h ) ， 天晴( 2 8 8w h ) ，雨天( 2 4 7w h ) ，说明光照的强弱不是太阳能光伏发电的决 定性因素。另外可以看出，多云时，太阳能发电系统最稳定，由试验得出的结论 是多云时发电量虽然不是很多，但是系统最稳定。 总的看来，随着天气由晴天、多云、阴天和雨天的变化，太阳能板光伏发电 量波动很大。这说明了太阳能板发电量随着天气的晴天、多云、阴天和雨天的不 同变化呈现出显著的差异性，从而进一步说明了太阳能发电与天气状况密切相 关。 3 2 2 2 不同气象条件下曝气量整体情况 不同气象条件下曝气量整体状况如图3 2 所示 2 1 浙江大学硕士学位论文 图3 2 不同气象条件下曝气量整体情况 由图中前三天的曝气量数据可知，随着天气的逐渐变好，鼓风机的曝气量也 从1 1 2 m 3 增加到1 8 5 m 3 。前三天中，第一天到第二天曝气量的增加与太阳能发 电系统的发电量增加有关。而第二天到第三天，鼓风机的曝气量虽然增加了，但 是发电量却是减少的，说明发电量不一定会影响曝气量。另外，由可以看出，当 天气处于中间这段时( 天气一直处于晴天或者多云的状态) ，曝气系统较稳定， 曝气量稳定在1 5 i n 3 左右。 总的来看，曝气量变化不是很大，鼓风机曝气量呈现一个较稳定的状态，即 稳定在1 5 m 3 上下。 3 2 2 3 不同气象条件下发电量与曝气量的关系 不同气象条件下发电量与曝气量的关系如图3 3 所示 图3 3 不同气象条件下发电量与曝气量整体情况 由该图可以看出，由5 月1 5e t 到5 月1 6 日，发电量增加，曝气量也增加； 而由5 月1 6 日到5 月1 7 日，发电量减少，曝气量却反而增加；由5 月2 7 日到 6 月1 日，即当天气为多云的时候，发电量较稳定，曝气量也较稳定。 浙江大学硕士学位论文 总体来说，发电量基本可以满足曝气量的需求。发电量不是曝气量的决定性 因素，影响曝气量的还有其他很多因素，比如：蓄电池的充放电特征、曝气方式 等： 3 2 3 不同气象条件下曝气量与溶解氧的关系 3 2 3 1 天晴时曝气量与好氧池溶解氧的关系 天睛时曝气量与好氧池溶解氧的关系如图3 - 4 所示 图3 4晴天曝气量与曝气池溶解氧 由图可知，总体来看，天睛时曝气系统情况：好氧池溶解氧浓度随着曝气量 增加而增加，减少而减少 3 2 3 2 多云时曝气量与好氧池溶解氧的关系 多云时曝气量与好氧池溶解氧的关系如图3 - 5 所示 浙江大学硕士学位论文 图3 5 多云时曝气量与曝气池溶解氧 由图可知，其中第二天至第三天，曝气量由9 7 m 3 增加至1 6 1m 3 ，好氧池 中的溶解氧却由6 1 m g q 下降为4 1 m g l 。经分析5 月2 9 日这天，进水水力负荷 发生了变化，进水水力负荷由5 0 0 1 d 增加为1 0 0 0 1 d ，故好氧池溶解氧不升反降 的原因是随着水力负荷的升高，微生物消耗的溶解氧量增加，因而溶解氧浓度降 低【2 7 1 。另外可见，自第三天开始，好氧池中的溶解氧浓度随着曝气量的稳定而 稳定。 总体来看，多云时曝气量和好氧池中的溶解氧浓度处于比较稳定的状态。 3 2 3 3 阴天时曝气量与好氧池溶解氧的关系 阴天时曝气量与好氧池溶解氧的关系如图3 - 6 所示 2 4 浙江大学硕士学位论文 图3 - 6 阴天时曝气系统情况 由图可知，阴天时前三天，随着鼓风机的曝气量减少，好氧池中的溶解氧浓 度也随之降低。另外由6 月3 日和6 月4 日的数据可知，虽然曝气量增加了，溶 解氧浓度反而降低。据数据分析，这两天进水水质分别为6 月3 日：c o d 2 4 2 m g l ， t n 4 8 m g l ，氨氮3 0 m g a ，t p 4 m g l ；6 月4 日c o d 2 8 7 m g 1 ，t n 4 9 m 朗，氨氮3 3 m g l ， t p 5 m g l ，这两天的进水水力负荷均为1 0 0 0 1 d ，所以该现象可能与曝气方式的改变 等有关系。 3 2 3 4 雨天时曝气量与好氧池溶解氧的关系 雨天时曝气量与好氧池溶解氧的关系如图3 7 所示 浙江大学硕士学位论文 图3 7 雨天曝气系统情况 由图可见，第- 天至第二天时随着鼓风机曝气量的增加，好氧池中的溶解氧 浓度反而降低，说明曝气系统受雨天影响较大故在雨天的时候应该采取一些措 施来减少雨水对整个曝气系统的影响。另外，由5 月2 2 日和6 月8 日这两天的 数据可知，5 月2 2 日至6 月8 日，随着曝气量由1 6 3 m 3 下降为1 6 0m 3 时，好氧 池中的溶解氧量却由6 0 m g 1 下降为2 1 m g l ，溶解氧下降幅度比曝气量下降幅度 大的多。据分析5 月2 2 日的进水水力负荷为5 0 0 1 d ，6 月8 日的进水水力负荷为 1 0 0 0 w ，因为随着水力负荷的提高，好氧池中微生物所需的溶解氧量就大，所以 出现溶解氧浓度大幅下降的现象f 2 8 】。此外由6 月8 日和6 月9 日的数据可知， 这两天曝气量下降，好氧池中的溶解氧反而升高。其中6 月8 日为小雨，而6 月9 日为小雨到中雨，所以原因可能为雨水稀释了污染物，进而减少了好氧池中 微生物所消耗的溶解氧量，从而好氧池中的溶解氧浓度反而升高 总的来说，排除雨水的稀释作用、水力负荷、水体中污染物的浓度、曝气方 式等因素的影响，曝气量和好氧池中的溶解氧水平呈正相关性。 3 3 小结 ( 1 ) 太阳能板发电量随着天气的晴天、多云、阴天和雨天的不同变化呈现 出显著的差异性。但是发电量不仅仅与光照强度有关，光照强度大，发电量不 一定大；即使在阴天雨天这样的光照强度微弱的情况下，太阳能板光伏发电依 浙江大学硕士学位论文 然存在。 ( 2 发电量基本可以满足曝气量的需求 ( 3 ) 排除雨水的稀释作用，水力负荷、水体中污染物的浓度、曝气方式等 因素的影响，曝气量和好氧池中的溶解氧水平呈正相关性 浙江大学硕士学位论文 第4 章：水力负荷对太阳能驱动a 2 o 工艺处理农村生活污水效 果影响研究 4 1 材料与方法 4 1 1 系统构造 太阳能驱动a 2 o 工艺处理农村生活污水系统由太阳能驱动系统和a 2 o 工 艺系统两大系统组成。太阳能驱动系统由太阳能光伏板，蓄电池等组成，而a 2 o 工艺系统由厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池及污泥回流系统组成。 ( 1 ) 太阳能驱动系统 太阳能驱动系统由太阳能光伏板和蓄电池组成。其中太阳能光伏板有两块功 率为1 0 0 瓦的小太阳能光伏板构成，其作用是将太阳光通过转换器装换成电能， 简单的说就是起到将光能转换成电能的作用蓄电池其额定电压是1 2 伏，其作 用是将由太阳光转化成的电能储存起来供给鼓风机( 鼓风曝气) 使用。 ( 2 ) a 2 0 工艺系统流程图 a 2 o 工艺系统流程图如图4 1 所示 图4 1a 2 o 工艺系统流程图 ( 3 ) 厌氧池 厌氧池是一个简易装置，由一个直径约为5 0 0 m m ，高度约为1 0 0 0 r n m 的加 盖( 加盖是为了构造厌氧环境) 圆柱筒构成。进水方式为底部进水，出水方式为 顶部出水底进顶出的运行方式可以对水体进行搅拌作用，使其混合均匀，充分 浙江大学硕士学位论文 与微生物接触，从而可以提高污水处理效率。 ( 4 ) 兼氧池 厌氧池的尺寸为5 0 0 m m * 3 3 3 m m * 1 0 0 0 m m ，进水方式为底部进水，出水方式 为顶部出水，这样可以起到使水体中污染物和微生物充分接触，进而提高污水处 理效率的作用。此外可以尽量减少池体短流现象。 ( - 5 ) 好氧池 好氧池的尺寸为1 0 0 0 m m * 3 3 3 m m * 1 0 0 0 m m ，进水方式为底部进水，出水方 式为顶部出水，底部进水顶部出水除了可以使水流混合均匀和使污染物和微生物 充分接触的作用外，还可以避免短流现象。 ( 6 ) 沉淀池 由于总体来说，系统进水量较小，故采用竖流式沉淀池。如图4 2 所示 4 1 2 系统进水水源 图4 - 2 竖流式沉淀池 模拟实验装置直接采用浙大华家池校区靠老西门的社区的生活污水作为系 统进水水源，主要由社区餐饮店废水及社区居民的生活污水构成污水中主要的 浙江大学硕士学位论文 污染因子是氮、磷和有机物等污染物 4 1 3 系统进水水力负荷 为了进行水力负荷试验，对系统设置了1 5 0 1 1 d m 2 和3 0 0 31 d m 2 两个水力负 荷。2 0 1 0 年5 月9 日至2 0 1 0 年5 月2 7 日系统进水水力负荷为1 5 0 1 1 d 1 t 1 2 ，2 0 1 0 年5 月2 9 日至2 0 t 0 年6 月2 8 日系统进水水力负荷为3 0 0 31 d m 2 。 4 1 4 水质监测 2 0 1 0 年5 月初至2 0 1 0 年6 月底对模拟系统的水质进行了连续监测。 ( 1 ) 监测指标 监测指标为进水、厌氧池出水、兼氧池出水、好氧池出水及沉淀池出水( 总 出水) 的t n 、t p 、氨氮、c o d ( 2 ) 分析方法 水质分析化验方法采用国家环境保护局规定的有关标准方法【2 9 1 对该污水 进行检测。c o d e r 采用重铬酸钾法( g b t 1 1 9 1 4 1 9 8 7 ) ；n h 4 + - n 采用纳氏试剂 光度法( g b t 7 4 7 9 1 9 8 7 ) ；t n 采用过硫酸钾氧化一紫外分光光度法 ( g b t 11 8 9 4 1 9 8 9 ) ；t p 采用过硫酸钾氧化钼锑钪分光光度法 ( g b t 1 18 9 3 1 9 8 9 ) 4 2 结果与讨论 4 2 1 两种水力负荷下生活污水处理效果 水力负荷是影响a 2 o 工艺去除效果的一个重要因素。水力负荷会影响水力 停留时间即污染物在处理系统中的停留时间，进而影响污染物去除效果。一般来 说，水力负荷越高，水力停留时间越短，去除效果越差；而水力负荷越低，水力 停留时间越长，去除效果越好但是水力负荷不能过低，因为过低的话，营养物 质匮乏，微生物活性不高，去除效果不一定会好。当然为了取得较好的处理效果， 水力负荷不能过高。 浙江大学硕士学位论文 4 2 i 1 两种水力负荷下t n 去除效果 ( 1 ) 水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时t n 的去除 当进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时，平均进水t n 为3 6 m g 1 ，平均出水t n 为 t 6 m g l ，t n 的平均去除率为4 9 ，处理效果较好如图4 3 所示 图4 - 3t n 变化趋势( 进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时) 由图可知，总体看来，随着进水t n 浓度的波动，t n 去除率呈现相应的波 动趋势即随着t n 浓度的升高而增大，随着t n 浓度的降低而减小。原因可能是 当水中t n 比较充足时，反硝化菌可利用的氮源就很充足，反硝化菌活性高，繁 殖较快，反硝化菌的代谢能力强，水体中t n 就去除的较快；反之，当水中t n 浓度不是很高的时候，反硝化菌营养就比较匮乏，菌体活性减弱，代谢不旺盛， 所以t n 的脱除效率就不是很高【3 0 1 。另外，可以看出，自5 月9 日至5 月2 7 日， 在整个的水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 的试验期间，出水浓度较恒定且一直维持在2 0 m g 1 以下，好的甚至可以达到8 m l 鲈以下，比如5 月1 7 日，进水t n 为2 8 m g 1 ， 出水t n 为7m 鲈，t n 去除率达到最高值7 4 。 ( 2 ) 水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时t n 的去除 当进水水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时，平均进水t n 为4 9m 朗，平均出水t n 为 1 7m g 1 ( 和负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时相当) ，去除效果较好，平均t n 去除率为6 5 。 浙江大学硕士学位论文 如图4 4 所示 。 壶 5 赵 筵 z b - - , 图4 4t n 变化趋势( 进水水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时) 由图可知，总体看来，随着进水t n 的波动，t n 去除率呈现相同的波动趋 势( 理由同进水负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时的一样，这里就不再赘述) 。另外可以看出， 除了6 月7 日至6 月1 2 日出水略高于2 0 m g 1 以上，其他都实现了达标排放。 由此次的水力负荷试验可知，当进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时， i n 的去除 率为4 9 ：而当水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时，t n 的去除率为6 5 ，t n 去除率比 进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 上升了1 6 个百分点，原因是当水力负荷升高时，虽 然水力停留时问变短了，但是反硝化茵由于可利用的氮源增加了，活性更高了， 从而脱氮效率得到提高1 3 1 1 。 4 2 1 2 两种水力负荷下氨氮去除效果 ( 1 ) 水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时氨氮的去除 当水力负荷为1 5 0 1 l i d m 2 时，平均进水氨氮的浓度为2 9 m g l ，平均出水氨 氮的浓度为7 m g l ，氨氮的平均去除率为7 3 。如图4 巧所示 浙江大学硕士学位论文 图4 - 5 氨氮变化趋势( 水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时) 由图可知，进水氨氮总体大多数处在2 0 m g l 和3 0 m 1 之间，出水氨氮浓 度维持在7 m g 以左右，试验期间，出水氨氮全部实现了达标排放。其中5 月1 8 日去除效率最高，进水为4 4 m g l ，出水为8 m g l ，去除率为8 2 。经过数据分 析，5 月1 8 日当天好氧池中溶解氧水平很高为6 r a g 1 ，远高于平均值。所以5 月1 8 日氨氮去除率最高的原因为，太阳能供电充足，曝气机曝气效果好，好氧 池溶解氧水平高，所以微生物代谢能力强。 ( 2 ) 水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时氨氮的去除 进水水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时，平均进水氨氮浓度为3 8 m g l ，平均出水氨 氮浓度为7 m g l ，平均氨氮去除率为7 9 。如图4 - 6 所示 浙江大学硕士学位论文 图4 - 6 氨氮变化趋势( 水力负荷为3 0 0 31 d m 2 时) 由图可知，虽然进水氨氮处于2 0 m g 1 至6 0 m g l 之间波动，但是出水一直 稳定于7 m g l 左右，达到排放标准一级b 标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) ，而且一直维 持较高的去除效率，平均去除率为7 9 0 , 4 。 通过比较可知，进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时，氨氮的平均去除率为7 3 ， 而进水水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时，氨氮的平均去除率为7 9 ，这种现象说明水 力负荷对氨氮的去除影响不大。 4 2 1 3 两种水力负荷下t p 去除效果 ( 1 ) 水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时t p 的去除 当进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时，平均进水t p 浓度为3 3 r a g 1 ，平均出水 t p 浓度为o 8 m g l ，平均t p 去除率为7 2 。如图4 7 所示 浙江大学硕士学位论文 图4 7t p 变化趋势( 水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时) 由图可知，当进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时，进水t p 浓度比较稳定，维持 在3 3 m g 1 左右，而且出水t p 也比较稳定，稳定在0 8 m g 1 左右，达到排放标 准一级标准a 标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 。另外，由图看以看出5 月1 7 日t p 去除 率最高，达到8 5 。经过数据分析，当天的太阳能供电充足，曝气机效果好， 好氧池溶解氧水平很高为5 9 m g a ，而且沉淀池也处于好氧状态，溶解氧水平为 2 8 m e , l 。由于当天好氧池去除t p 效率较高，而且沉淀池也相当于一个好氧池， 所以当天t p 去除率最高。 ( 2 ) 水力负荷为3 0 0 31 d m 2 时t p 的去除 当进水水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时，平均进水的t p 浓度为4 2 m g 1 ，平均出 水t p 浓度为1 3 m g l ，平均t p 去除率为6 9 。如图4 8 所示 浙江大学硕士学位论文 图4 - 81 1 p 变化趋势( 水力负荷为3 0 0 3l d i n 2 时) 由图可知，自5 月2 9 日至6 月9 日，出水t p 不达标，而此后出水均实现 了达标排放，这说明了，在水力负荷增大初期，系统受到冲击，除磷效果不稳 定，需要一个缓冲期来恢复除磷效率。当系统运行了1 1 天之后，系统恢复除磷 能力，实现出水t p 达标排放。 通过比较可知，当水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时，t p 平均去除率为7 2 ；当水 力负荷为3 0 0 3l d m 2 时，t p 平均去除率为6 9 说明水力负荷对t p 的去除效 率影响不大，只是当提高水力负荷时，系统会受到冲击，需要经过一个短暂的 恢复期来恢复除磷效率。 4 2 1 4 两种水力负荷下c o d 去除效果 ( 1 ) 迸水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时c o d 的去除 当进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时，- y - ：均进水c o d 浓度为3 9 0 m g l ，平均出 水c o d 浓度为4 2 m g l ，平均c o d 去除率为8 9 。如图4 - 9 所示 i 浙江大学硕士学位论文 ： b o e 、 型 莲 q o u 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 0 c o d 变化趋势 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 o 图4 - 9c o d 变化趋势( 水力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时) 从图中可以看出，进水c o d 浓度一直在4 0 0 m g l 上下浮动，去除效率一直 维持在较高的水平。其中5 月1 2 日至1 8 日期间平均进水c o d 为3 7 7 m g 1 ，平 均出水c o d 为2 1 m g l ，平均去除率高达9 4 。经数据分析，在5 月1 2 日至1 8 日期间，太阳能供电充足，曝气机工作状态好，好氧池中平均溶解氧水平高达 7 m g l 。由于好氧池好氧菌代谢活跃，故该期间c o d 去除效率很高。进一步证 实了c o d 主要由好氧菌去除的规律。 ( 2 ) 进水水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时c o d 的去除 当进水水力负荷为3 0 0 31 d i n 2 时，平均进水c o d 浓度为2 8 8 m g 1 ( 相比水 力负荷为1 5 0 1 1 d m 2 时的c o d 浓度低，原因是试验期间多雨水，污染物浓度被 稀释) ，平均出水c o d 浓度为7 0 m g l ，平均c o d 去除率为7 3 。如图4 1 0 所 示 浙江大学硕士学位论文 图4 4 1 0c o d 变化趋势( 水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时) 通过比较可知，进水水力负荷为1 5 0 1 1 d m ? 时，c o d 平均去除率为8 9 ； 而当进水水力负荷为3 0 0 3l d m 2 时，c o d 平均去除率为7 3 。由此说明水力负 荷对c o d 的去除影响较大，当水力负荷较低时，水力停留时问较长，有机物 与微生物的接触时间较长，从而去除效果较好；当水力负荷较高时，水力停留 时间较短，有机物与微生物的接触时间较短，从而去除效果较差。另外可以看 出，虽然水力负荷提高了，但是c o d 平均浓度反而降低，c o d 浓度的降低会 造成微生物的营养不足，进而影响有机物去除效果。故除了水力停留时问外， 有机物浓度是影响有机物去除效率的另一个重要因素。 4 2 2 生活污水总体处理效果分析 4 2 2 1c o d 的去除效果 从整个系统来看，系统对c o d 的去除效果良好。平均进水c o d 为3 3 0 m g l ， 平均出水c o d 为5 8m 鲈，达到排放标准一级标准b 标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) ， 平均去除率为8 2 。整体去除趋势如图4 1 l 所示。 浙江大学硕士学位论文 图4 1 1c o d 总体去除趋势 ( 图中采样点l 、2 、3 、4 、5 分别表示系统总进水口、厌氧池出水口、兼氧 池出水口、好氧池出水口、沉淀池出水口即系统总的出水口) 由图可以看出，整体来看，c o d 经厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池依次 降低。厌氧池的平均去除率为2 2 ，兼氧池的平均去除率为3 1 ，好氧池的平 均去除率为5 3 ( 主要是因为太阳能供电充足，曝气机工作性能稳定，好氧池溶 解氧浓度高，微生物活性强) ，沉淀池的平均去除率为3 0 。其中好氧池的去除 c o d 的能力最强，所以可以得出c o d 主要由好氧微生物去除。 4 2 2 2t n 的去除效果 从整个系统来看，系统对t n 的去处效果较好。平均进水t n 为4 4m g l ，平 均出水t n 为1 7m 鲫，平均去除率为6 1 ，而且出水达到了排放标准一级标准b 标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 。系统对t n 的整体去除趋势如图4 1 2 。 3 9 浙江大学硕士学位论文 图4 1 2 i n 总体去除趋势 ( 图中采样点1 、2 、3 、4 、5 分别表示系统总进水口、厌氧池出水口、兼氧 池出水口、好氧池出水口、沉淀池出水口即系统总的出水口) 由图可知，t n 整体处于不断下降趋势。即不论系统是处于厌氧、兼氧还是 好氧的情况下，系统t n 都是下降，说明系统在好氧的时候也可以进行反硝化作 用而且好氧反硝化现象普遍存在于系统中，这与文献p 2 】报道相一致。从去除率 来看，厌氧池的t n 平均去除率为2 1 ，兼氧池的平均去除率为1 2 ，好氧池的 平均去除率为1 1 ，沉淀池的平均去除率为3 7 。可以看出沉淀池的t n 去除效 率最高，厌氧池次之。沉淀池的t n 去除率几乎是厌氧池的2 倍。由溶解氧水平 看，沉淀池总体处于厌氧兼氧状态，而厌氧池总体处于兼氧状态。 4 2 2 3 氨氮的去除效果 从整个系统来看，系统对氨氮的去除效果较好。其中平均进水氨氮为3 4 m 朗，平均出水氨氮为8m g l ，平均去除率为7 8 。总的看来氨氮可以实现达 标排放，达到排放标准一级标准b 标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2o 氨氮总体去除趋势 如图4 。1 3 。 浙江大学硕士学位论文 图4 1 3 氨氨总体去除趋势 ( 图中采样点l 、2 、3 、4 、5 分别表示系统总迸水口，厌氧池出水口、兼氧 池出水口、好氧池出水口、沉淀池出水口即系统总的出水口) 从图可以看出，对于氨氮来说，系统是一个高效的氨氮去除系统，因为整体 呈现一个斜直线的情况。厌氧池的平均氨氮去除率为2 1 ，兼氧池平均去除率为 2 3 ，好氧池平均去除率为3 1 ( 主要是因为太阳能供电充足，曝气机工作性能 稳定，好氧池溶解氧浓度高，微生物活性强) ，沉淀池平均去除率为4 8 其中 厌氧池也出现了氨氮去除的情况，说明厌氧池中存在厌氧氨氧化现象。另外，由 图可以看出，沉淀池也出现了氨氮下降的情况，并且其去除率为所有池中最高的。 由溶解氧水平可知，沉淀池中处于缺氧状态，所以其中存在的也是厌氧氨氧化途 径，并且由其去除率可知，其中的厌氧氨氧化菌数量很丰富或者说代谢非常活跃。 据文献田j 报道，系统存在厌氧氨氧化的现象。 4 2 2 4t p 的去除效果 从系统整体来看，系统对t p 的去除效果也较好。其中平均进水t p 为4m 朗， 平均出水t p 为1m g l ，平均去除率为7 1 总的看来，虽然处理效果不是很好， 但也可以实现达标排放，达到排放标准一级标准a 标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 。t p 的整体去除趋势如图4 1 4 。 浙江大学硕士学位论文 图4 1 4t p 整体去除趋势 ( 图中采样点1 、2 、3 、4 、5 分别表示系统总进水口、厌氧池出水1 ：2 、兼氧 池出水1 2 ：i 、好氧池出水1 2 、沉淀池出水1 2 1 即系统总的出水1 2 ) 从图可知