A2-O系统对雨季合流污水水量冲击负荷的适应能力研究.pdf.doc

分 类号 学位文目目 堡 垒 卫 鱼星 菸荔 韎 鲤辍四 玅 旦至 堕钅 菽 玅 旦答 辩委 员 会 主 培养 单 位 ： 土 木 工 程 与 建 筑学院指导 教 师： 金 建 华 副 教 授 独 创性 声 明本 人完 全 了 解 武 汉 理 工 大学有 关 保 留 、使用 学位 论文 的 规定， 即学校 有 权保 留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交论文 的 复 印件 和 电子版 ，允许 论文 被查阅 和 借 阅 。本 人授 权武 汉 理 工 大学可 以 将本 学位 论文 的全部 内 容 编入有 关 数 据 库进 行检索 ，可 以采用 影 印、缩 印或 其 他 复 制手段保 存 或 汇 编本 学位 论文 。同 时 授 权经 武 汉 理 工 大学认 可 的 国 家 有关 机 构 或 论文 数 据 库使用 或 收录 本 学位 论文 ，并 向 社 会 公众提 供信 息服 务 。 疭 目第 滦 髀邸 狭 髦埔 缌 魑 廴 竟 谕庋芯 肯肿 础 倍 负 荷 水量冲击试 验 。由 于湖 水置换周期 过长、湖 流 缓 慢 ， 造 成物质循 环 不通畅 ， 出 入不平衡 ，自净功能 有 限 ， 大量沉淀 污 染物， 从 而 形成了 大量内 污 染源 。区 位 因 素年 ， 随 着 昆 明市 跨越式的 发 展 以 及 城 市 人口 的 持续 增 长， 流 域内 城 镇 生活源 污染物排 放 量将依然 保 持一 定的 增 长势 头 ， 势 必给滇 池 水环 境造 成巨 大压 力。雨 季 合 流 污 水溢流 污 染 和 ， 这 从 一 定程 度上 证 实 了 雨 季 合 流 污 水溢流 污 染问题 的 存 在。污 染程 度比 城 区 的 生活污 水还 高。 的 有 效 控 制 。正 是 这 些 雨 水池 的 设 置， 使得 水体 质量得 到 了 明显提 高。所 修 建的 雨 水池 按 照功能 分 为 雨 水溢流 池 、雨 水截 流 池 和 雨 水净化池 三类， 雨 水池 可用 于截 流 处 理 合 流 制 管 道的 溢流 污 水和 雨 水， 采取 分 散式源 头 生态措施 削 减 和净化雨 水【 】 。据 年 统 计， 德国 共拥 有 雨 水池 苋 莼 锏 ， 平均为 流 池 晁 亓 鞒座 ， 雨 水净化池 座 ， 总 容 积 达 到 消 毒、检测 仪 器和 控 制 方法 等 方面 开展 研究， 还提 出 了 种 相 关 技 术并 已 应 用于座 城 市 中。到 年 ， 所 有 的 技 术都 被成功地 测 试 并 提 议 将其 大规模应减 雨 天 时 的 溢流 次 数 和 排 放 量。同 时 ， 通过降 雨 时 贮 留 、降 雨 结束 后进 行适 当 现 象， 同 时 减 少 雨 天 溢流 入河 次 数 和 溢流 污 染负 荷 ， 达 到 苏 州 河 沿 线 市 政泵站雨 天 排 江量削 减 的 目标 。通过年 至 年 间 餍畛 氐 牡 餍钭 饔 茫种典 型 年 降 雨 条 件 下的 溢流 量总 削 减 率 分 别 为 和 嘲 。苏 州 河环 境综 合 整治 一 期 工 程 全 面 建 成后 ， 苏 州 河 干流 的 黑 臭 现 象基 本 得 以 消 除 ， 二期 水务 工 程 通过截 污 治 污 、综 合 调水、减 少 雨 天 溢流 等 工 程 措施 ， 进 一 步 改 善苏 州 河 干流 和 支 流 水质【 】 。苏 州 河 环 境综 合 整治 一 期 和 二 期 工 程 建 设 完 成后 ， 实施 了 苏 州 河 沿 线 排 水系 统 雨 天 溢流 量削 减 工 程 ， 以 减 少 雨 天 溢流 的 次 数 和 溢流污 染负 荷 。目前 ， 国 内 诸多研究者 借 助 排 水系 统 水力模型 ， 在上 海 市 合 流 制 雨天 溢流 特 性 、上 海 市 排 水系 统 改 进 情 况 和 高效 溢流 处 理 装 置的 研发 等 方面 也 开 年 开发 的 工 艺是 最 早 的 脱 氮 工 艺 ， 流 程 遵循 硝化、反 硝化的 顺 序 而 设 置。污 水首 先进 入好氧 池 ， 经 过好氧 氧 化后 ， 剩 余 碳源己 很 少 ， 导 致 缺 氧 池 微 生物碳源 不足， 导 致 脱 氮 效 率 下降 。且一 开始 ， 较 高的有 机 物浓度对 好氧 池 硝化反 应 也 不利 。由 于硝 化率 、脱 氮 率 均较 低 ， 此 工 艺污水厂 没 有 得 到 实 际 应 用 。脱 氮 工 艺， 即广泛应 用 的 混 合 液 回 流改 良 型 脱 氮 工 艺又增 加缺 氧 池 ， 微 生物在第 二 级缺 氧 池 内 利 用 慢 速 可 生物降 解 有 机 物及 内 碳源来 脱 除 剩 余 的 氮 ， 提 高了 脱 氮 率 并 可 降 低 进 入沉淀 池 的 硝酸 盐 氮 负 荷 。此 外 ，缺 氧 池 由 于氮 气的 产生会 使污 泥 的 沉降 性 能 较 差， 增 加第 二 级好氧 池 即可 解 决这 一 问题 ， 还可 以 防 止 磷 在沉淀 池 的 二 次 释放 。 赵诿拦蒃该 工 艺称 为 混 合 液 回 流硝化和 吸 磷 等 。这 三项反 应 是 很 重 要 的 ， 混 合 液 中含有 弧 狽， 污 泥 中含有 过剩 的 磷 ， 而 污 水中的 或 则 得 到 去除 。最 后， 混 合 液 进 入沉淀 池 ，进 行泥 水分 离 ， 上 清液 作 为 处 理 水排 放 ， 沉淀 污 泥 的 一 部 分 回 流 厌氧 池 ， 回 流比 一 般 为 辔 勰 嗯 欧拧 嵫 醭 亍 毖醭 氐 乃羰奔 湟话 阄 猯， 好氧 池 的 水力停 留 时 间 一 般 为 珹 疧 工 艺适 合 于污 水碳源 较 为 充 足 期 间 被列 为 国 家 重 点 课题 。和 其 他 的 同 步 脱 氮 除 磷 工 艺相 比 ， 该 工 艺具有 如下 。该 工 艺简 单 易 行， 直 接 在厌氧 池 中分 出 一 格作 为 回 流 污 泥 反 硝化池 物除 磷 工 艺的 结合 。污 水生物脱 氮 是 由 硝化和 反 硝化两 个 生化过程 完 成的 。硝化反 应 动 力学公 式为 ：州 好氧 池 中 ； 苍个一酸 盐 碱度， 每 还原 商 峁 。反 硝化反 应 动 力学公 式为 ：式中： 反硝化速率 ， ”；一 常数 ，； 降 解 体 内 贮 存 的 聚羟丁酸 ， 产生大量的 能 量用 于细 胞 合 成增 殖 ， 聚磷 菌 更 加变 本 加厉地 从 污 水中吸 收 磷 ， 细 胞 内 吸 收 了 大量磷 的 高磷 污 泥 ， 最 后以 剩 余 污￥阶、 越沁弋 妄 氧 释磷 所 需 的 碳源 环 境不得 少 于 囊咨锝 到 釩。为 了 使反 硝化过程 能 进 行彻底 ，需 要 的 碳源 有 机 物总 量可 以表示 为 ：会 消 耗 碱度， 其 中的 变 化也 会 引起 碱度的 变 化从 而 改 变 脱 氮 反 应 的 反 应 速 率 围 来 看 ， 反 硝化菌 和 聚磷 菌 所 需 的 最 适 值范 围 有 一 定的 差异 ， 这 也 是 脱 氮 除磷 效 果不能 同 时 保 证 的 原因 之一 。 武 汉 理 工 大学硕 士 学位 论文表泥 龄与 除 磷 效 率 的 关 系， 过高会 抑 制 该 过程 的 进 行。为 了 脱 氮 ， 控 制 反 硝化段的 是 很 必要 的 。但 若 好氧 段出 流 的 太 低 ， 未 被氧 化的 有 机 物因 在二 沉池 中利 用 了 中的氧 而 使在污 泥 中进 行反 硝 化产 生， 上 升 将影 响 泥 水分 离 。所 以 ， 要 适 当 控 制 。另外 ，不恰当 的 入流 方式和 自由 跌水等 均将产 生一 定的 充 氧 效 果，导 致 池 中溶 解 氧 浓度上 升 而 影 响 反 硝 化效 果。所 以 应 保 证 厌氧 段小 于 泥 ， 保 持系 统 中微 生物量的 稳定。过小 的 污 泥 回 流 比 会 影 响 各 段的 污 泥 浓度， 过去年 ， 滇 池 富营 养 化现 象加剧的 环 境污 染问题 已 经 严重 阻碍了 昆 明市的 可 持续 发 展 。据 调查， 近年 来 滇 池 入湖 污 染物总 量呈不断 上 升 趋 势 。污 水处 理 厂 作 为 滇 池 入湖 污 染负 荷 削 减 的 重 要 环 节 发 挥重 要 作 用 ， 而 传 统 污 水处 理厂 主 要 控 制 早 流 污 染， 对 于滇 池 流 域突 出 的 雨 季 溢流 污 染缺 乏有 效 控 制 和 适 应能 力。由 于二 级生化系 统 的 工 艺参 数 是 根 据 特 定的 水质参 数 设 计， 在实 际 中由于需 求 的 处 理 水量与 设 计水量的 差异 、需 求 的 出 水水质与 设 计水质的 差异 ， 需要 进 行适 当 改 造 和 调整， 因 此 在雨 季 ， 市 政污 水处 理 厂 二 级生化系 统 在处 理 雨污 合 流 污 水时 ， 往往效 率 会 低 于旱流 污 水处 理 能 力。因 此 ， 立足于原 有 工 艺基础 和 现 状， 进 行局部 改 造 和 优化， 在适 度降 低 出 水标 准的 前 提 下， 通过提 升 污水处 理 厂 的 雨 期 处 理 能 力， 最 大限 度减 少 合 流 污 水雨 季 冲击时 污 染负 荷 ， 削 减入湖 污 染物显得 十 分 必要 。本 试 验 选 择 在昆 明第 一 污 水厂 进 行中试 试 验 研究， 工 艺为 昆 明乃至 全 国 市 首 先是 对 污 泥 进 行驯化和 培养 。取 昆 明市 第 一 污 水处 理 厂 原 污 水与 污 泥 ，应 水量冲击负 荷 的 能 力， 并 对 影 响 系 统 抗 冲击负 荷 能 力的 因 素 进 行分 析 。 本 试 验 装 置按 稳态运 行条 件 下处 理 流 量痟 进 行设 计。图 进 水水质调节 池 为 杓 瞥 。生物处 理 单 元 可 分 为 厌氧 池 、缺 氧 池 、好氧 池 三部 分 ，采用 合 建 式反 应 器。该 反 应 器共分 为 个 格室， 每 小 格的 尺寸 为 诖 车脑 诵 刑 跫拢个 格为 厌氧 段渲格为 选择 池 婧 蟮 个 格为 缺 氧 段， 剩 下的 个 格为 好氧 段。厌氧 区 、缺 氧 区 和好氧 区 的 体 积 比 为 ： 龇 从 饔 行莼 ， 其 中选 择 池 有 效 容 积为 嵫 醭 赜 行莼 ， 缺 氧 池 有 效 容 积 为 ，好氧 池 有 效 容 积 为 。 二 沉池 为 竖 流 式二 沉池 ， 表面 负 荷 取 甴 恋 硎 奔 鋞 ， 污 泥区 采用 锥 体 ， 倾 斜 角 度度， 圆锥 高度。按 贮 泥 时 间 、污 泥 回 流# !# 混 合 液 回 流 尼 选 择 池 厌氧 池 缺 氧 池 好氧 池 二 沉池二 沉池 直 径为 行牡 剂 魍 仓 本 段狾 恋 砬 行 ， 超 表为 年 上 半年 该 污 水处 理 厂 旱季 进 水水质情 况 。表昆 明一 污 厂 进 水水质重 铬酸 钾 法 消 解 仪过硫 酸 钾 氧 化 紫外 分 光 光 度法过硫 酸 钾 消 解 钼锑 抗 分 光 光 度法烘 箱、马 弗 炉 、电子分 析 天 平仪 器法 便携 式溶 解 氧 仪 第 翧 工 艺水量冲击负 荷 试 验进 水浓度最 高为 畹 臀 鏊茸罡呶 痩 ， 最 低 为 苈 阄 夜 冻 钦 蛭 鬯 沓廴 疚 锱 欧疟 曜 武 汉 理 工 大学硕 士 学位 论文本 从 第 炜 J嘉榷 低 吵 中榷 诵 天 。进 水茸罡叽 畹 徒鑫 出 水浓度比 较 稳定， 最 低 为 污 水处 理 厂 污 染物排 放 标 准 械 囊患 禔标 准。整个 过程 中，进 水浓度最 高为 ， 最 低 为 ， 平均值为 痩 。出 水 平均去除 率 为 。系 统 水量负 荷 由 对 鲋 叮 髁 客 蝗 辉 龃 螅珻进 水浓度减 小 ， 由图 可 知天 的 数 据 为 陡 汉 勺 詈 笠惶 斓氖 ， 倍 负 荷 试 验 时 ，最 不利 的 状态， 如的 去除 率 为 ， 较 该 负 荷 平均去除 率 下降 嗖 罱 鳦 最 低 为 ， 均能 满足我 国 城 镇 污 水处 理 厂 污 染物排 放 标 准 最 低 为 痩 ， 均能 满足我 国 城 镇 污 水处 理 厂 污 染物排 放 标 准 武 汉 理 工 大学硕 士 学位 论文倍 负 荷 污 染物去除 最 不利 点 和 平均值对 比 分 析 表倍 负 荷 各 污 染物指标 去除 率 曲 线图 整个 试 验 阶 段， 各 指标 去除 率 已 经 出 现 了 相 对 较 大波 动 。率 为 ， 较 该 负 荷 平均去除 率 下降 ；的 去除 率 为 ， 痩 ，最 低 为 ， 出 水浓度最 高为 ，最 低 为 痩 ， 均能 满足我 国 城 镇 污 水处 理 厂 污 染物排 放 标 准 法 同 陡 汉 伞 酶汉 稍 诵 衅诩 涓 魑 廴 疚 镏 副 杲 鏊叭 榭鋈 绫 所 示 。 ， 武 汉 理 工 大学硕 士 学位 论文第 滤 砍 寤鞲 汉 啥 訟 疧 工 艺的 影 响倍 武 汉 理 工 大学硕 士 学位 论文 因 为 微 生物对 有 机 物的 降 解 需 要 一 定的 反 应 时 间 作 保 证 ， 水力负 荷 的 大小 影 响到 污 水在反 应 器中与 活性 污 泥 的 接 触时 间 。在保 持有 机 负 荷 不变 的 情 况 下， 流量增 大， 水力负 荷 增 大， 生物池 的 水力停 留 时 间 减 小 ， 其 中有 很 多污 染物还 没有 得 到 有 效 降 解 就 被排 出 反 应 器， 从 而 使得 污 染物的 去除 率 下降 。 椋 甴 换钚 晕勰 喾 。而恢 复 到 陡 汉 墒保 低 橙 嗜 钥 纱 槐 瘸 跏 甲 刺土 。由四 进 水出 水匾四 污 染物削 除 量图 不同 水量冲击负 荷 时 去除 效 果对 比 图 图 不同 水量冲击负 荷 时 去除 效 果对 比 图致 生物量流 失 的 同 时 ， 自身 繁殖 无 法 对 其 进 行及 时 补 充 。 置，图 不同 负 荷 下疦 值对 去除 率 的 影 响 武 汉 理 工 大学硕 士 学位 论文际 里蓁 蓁示 。 武 汉 理 工 大学硕 士 学位 论文图 二 沉池 出 水与 的 线 性 关 系 岂图