發(fā)布時間：2017-09-07 23:21

  本文關(guān)鍵詞：微納米曝氣強化碳纖維浮床對城市河道水體處理效果

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【摘要】：人工浮床技術(shù)是一種傳統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛的生物-生態(tài)修復技術(shù),在城市河道水體修復中,曝氣技術(shù)與人工浮床的組合工藝應(yīng)用非常普遍,但是傳統(tǒng)曝氣技術(shù)存在增氧效率低、能耗高等缺點,微納米曝氣作為一種新型的曝氣技術(shù),對比傳統(tǒng)曝氣技術(shù)具有效率高、充氧能力強的優(yōu)勢,但對于微納米曝氣與人工浮床的結(jié)合工藝仍尚待研究,因此本文將微納米曝氣技術(shù)與碳纖維人工浮床技術(shù)耦合,達到用微納米曝氣技術(shù)強化碳纖維浮床對城市水體處理的目的。本課題來源于北京市科委重點項目,結(jié)合了“大興區(qū)新鳳河南湖路橋至孫村閘水質(zhì)改善項目”,通過對新型生態(tài)浮床組合工藝的小試實驗,為其在工程項目中的應(yīng)用實施提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。本文首先對這一組合工藝與傳統(tǒng)曝氣強化人工浮床組合工藝的啟動情況和水處理效果進行對比,再對微納米曝氣人工浮床組合工藝的工藝參數(shù)進行優(yōu)化和篩選；最后研究了微生物制劑BABRC-1的添加對浮床反應(yīng)器出水效果和浮床碳纖維填料表面微生物群落結(jié)構(gòu)變化。經(jīng)過44 d連續(xù)穩(wěn)定運行,微納米曝氣浮床系統(tǒng)出水COD_(Cr)、氨氮去除率均達到60%以上,表明浮床反應(yīng)器啟動成功。經(jīng)過一段時期的穩(wěn)定運行,微納米曝氣浮床反應(yīng)器出水COD_(Cr)、氨氮、TP平均濃度為63.36 mg·L~(-1).24.49 mg·L~(-1).1.41 mg·L~(-1),去除率分別達到71.35%、71.08%和44.38%。而傳統(tǒng)曝氣人工浮床反應(yīng)器啟動成功經(jīng)歷了38 d左右,比微納米曝氣浮床反應(yīng)器晚了大約6 d。反應(yīng)器啟動過程表明,微納米曝氣碳纖維浮床反應(yīng)器對模擬河道水質(zhì)中COD_(Cr)、氨氮、TP均有更好的去除效果,掛膜啟動更迅速。在微納米曝氣浮床反應(yīng)器工藝參數(shù)優(yōu)化實驗中,首先研究了進水污染濃度負荷變化對浮床系統(tǒng)水處理效果影響,該實驗結(jié)果表明,反應(yīng)器出水COD_(Cr)口TP去除率隨著進水污染濃度負荷下降而出現(xiàn)明顯下降,而出水氨氮去除率隨著進水濃度負荷下降逐漸上升。分析對比高中低三種濃度負荷條件下微納米曝氣浮床系統(tǒng)均有很好的水處理效果,其中高濃度進水水質(zhì)COD_(Cr)、氨氮、TP平均濃度分別為101.64 mg·L~(-1)、36.00 mg·L~(-1)、2.02 mg·L~(-1),平均去除率分別為90.24%、91.54%、48.34%。但結(jié)合實際考察河道排污口水體化學需氧量較高的情況,因此,本實驗中選用高濃度負荷水體作為考察浮床反應(yīng)器水處理效果的實驗用水。HRT變化對浮床系統(tǒng)水處理效果影響實驗結(jié)果表明,微納米曝氣浮床反應(yīng)器出水水質(zhì)受HRT的變化影響比較明顯,隨著HRT的不斷提高,浮床系統(tǒng)COD_(Cr)去除率先增加后趨于平緩,水體中氨氮去除率呈現(xiàn)緩慢上升趨勢；TP去除率則不斷提高。當HRT為1d時,浮床系統(tǒng)對COD_(Cr)、氨氮、TP各水質(zhì)指標的去除率基本達到較高的水平,分別為85.1%、71.2%、43.5%。綜上所述可知,選擇HRT為1d對微納米曝氣浮床反應(yīng)器的穩(wěn)定高效運行更適合。氣水比條件優(yōu)化實驗中,發(fā)現(xiàn)浮床系統(tǒng)對COD_(Cr)和TP的去除率隨著氣水比的增加先上升后下降,氣水比為4：1時,TP去除率取得最大值為46.7%。在氣水比為4：1和6：1時,COD_(Cr)均保持較高的去除率,進一步上升的時候,去除率出現(xiàn)下降。而氨氮的去除率隨氣水比的增加先上升后趨于平穩(wěn),氣水比為4：1時,去除率為92.1%,之后隨著氣水比的增加氨氮去除率并沒有明顯的變化,同時考慮到提高氣水比大大增加了能耗,因此微納米曝氣浮床反應(yīng)器的穩(wěn)定高效運行最佳氣水比條件為4：1�？疾炝碎g歇曝氣不同時間段對反應(yīng)器出水效果的影響,對比8h(每天0：00-8：00),16h(每天16：00-次日8：00)和連續(xù)曝氣三個時間條件。實驗結(jié)果表明,微納米曝氣浮床反應(yīng)器水處理效果受曝氣時間影響非常明顯,反應(yīng)器出水COD_(Cr)、氨氮和TP去除率隨著曝氣時間延長而逐漸增加,其中間歇曝氣時間為16 h時,各項污染物指標COD_(Cr)、氨氮和TP的去除率分別達到78.56%、61.44%和45.15%,浮床系統(tǒng)去污能力良好,并且在能耗方面相比連續(xù)曝氣可以節(jié)約33%左右,因此認為間歇曝氣16h在實際工程中具有一定可行性。微生物制劑BABRC-1的水處理效果強化研究中表明,在菌劑投加比例為8 g·m-3時,微納米曝氣浮床反應(yīng)器對COD_(Cr)、氨氮去除率提升較大,分別達到95.61%、96.42%,對TP去除率基本沒有明顯的影響。分析了微生物制劑BABRC-1投加前后對碳纖維填料表面微生物群落結(jié)構(gòu)和組成。發(fā)現(xiàn)Pseudoxanthomonas(假黃色單胞菌屬)、Ottowia、 Flavobacterium(黃桿菌屬)等脫氮菌屬豐度明顯提高,因此進一步說明了微生物制劑對水中氨氮去除率有增強的作用。
【關(guān)鍵詞】：微納米曝氣 碳纖維浮床 城市河道 水處理 BABRC-1制劑
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X52;TQ051.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-33
• 1.1 研究背景15-17
• 1.1.1 城市水體污染現(xiàn)狀15-17
• 1.1.2 城市河道水體污染原因分析17
• 1.2 城市河道水體修復技術(shù)17-23
• 1.2.1 物理技術(shù)17-20
• 1.2.2 化學技術(shù)20
• 1.2.3 生物-生態(tài)修復技術(shù)20-23
• 1.3 微納米曝氣發(fā)生裝置23-26
• 1.3.1 微納米氣泡凈水機理24
• 1.3.2 微納米氣泡發(fā)生機理和分類24-25
• 1.3.3 微納米氣泡發(fā)生技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀25-26
• 1.4 生態(tài)浮床26-28
• 1.4.1 生態(tài)浮床國內(nèi)外研究進展26-27
• 1.4.2 碳纖維生態(tài)浮床概述27-28
• 1.5 微生物制劑28-30
• 1.5.1 微生物制劑概況28-29
• 1.5.2 微生物制劑研究現(xiàn)狀29-30
• 1.6 研究目的及內(nèi)容30-31
• 1.6.1 課題研究目的30
• 1.6.2 課題研究內(nèi)容30-31
• 1.7 研究技術(shù)路線31-33
• 第二章 微納米曝氣裝置氣泡特性研究33-39
• 2.1 實驗材料與方法33
• 2.1.1 實驗設(shè)備33
• 2.1.2 檢測方法33
• 2.1.3 實驗方法33
• 2.2 結(jié)果與分析33-37
• 2.2.1 微納米氣泡懸浮時間測量33-34
• 2.2.2 有效氣液混合比34
• 2.2.3 微納米氣泡尺寸分布測量34-37
• 2.3 本章小結(jié)37-39
• 第三章 不同曝氣方式與碳纖維生態(tài)浮床組合去污能力對比39-47
• 3.1 實驗材料與方法39-42
• 3.1.1 實驗設(shè)備與材料39-40
• 3.1.2 實驗水質(zhì)40-41
• 3.1.3 常規(guī)水質(zhì)指標檢測方法41
• 3.1.4 實驗方法41-42
• 3.2 結(jié)果與分析42-46
• 3.2.1 兩種曝氣方式對水體中COD去除效果對比42-43
• 3.2.2 兩種曝氣方式對水體中NH_4~+-N的去除效果對比43-44
• 3.2.3 兩種曝氣方式對水體中TP的去除效果對比44-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第四章 不同因素對微納米曝氣浮床系統(tǒng)的水處理影響研究47-65
• 4.1 實驗材料與方法47
• 4.1.1 實驗水質(zhì)47
• 4.1.2 實驗設(shè)備47
• 4.1.3 實驗方法47
• 4.2 結(jié)果與分析47-63
• 4.2.1 不同HRT條件對微納米曝氣浮床系統(tǒng)處理效果影響48-50
• 4.2.2 不同氣水比條件對微納米曝氣浮床系統(tǒng)處理效果影響50-54
• 4.2.3 不同進水污染物濃度對微納米曝氣浮床水體處理效果研究54-60
• 4.2.4 連續(xù)曝氣與間歇曝氣60-62
• 4.2.5 浮床反應(yīng)器的生物相62-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 第五章 微生物制劑BABRC-1對生態(tài)組合浮床的強化性能研究實驗65-77
• 5.1 實驗材料與方法65-67
• 5.1.1 實驗設(shè)備與材料65
• 5.1.2 實驗水質(zhì)65-66
• 5.1.3 微生物群落結(jié)構(gòu)分析方法66-67
• 5.1.4 實驗方法67
• 5.2 結(jié)果與分析67-74
• 5.2.1 不同菌劑投加量對生態(tài)浮床強化效果對比67-70
• 5.2.2 菌劑強化作用下微生物群落結(jié)構(gòu)分布70-74
• 5.3 本章小結(jié)74-77
• 第六章 結(jié)論與展望77-79
• 6.1 結(jié)論77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-85
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文85-87
• 導師和作者簡介87-88
• 北京化工大學專業(yè)學位碩士研究生學位論文答辯委員會決議書88-89

【參考文獻】

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本文編號：810498