强化混凝工艺生物脱氮处理微污染水源的机理及应用研究

发布时间：2020-06-21 02:57

【摘要】：近年来,随着工业科技和经济市场的快速发展,大量废水未进行有效处理而直接排放,使众多湖泊、水库等饮用水水源中的氨氮含量超标,成为微污染水源。传统的净水工艺“混凝、沉淀、过滤、消毒”,难以去除这些污染物,出水水质越来越差。因此,为保障供水水质安全,应对现代水源水污染,需要研发和应用新技术、新工艺。但结合我国的实际情况,大部分净水厂都是老厂区,再引进新的构筑物、新的工艺,一方面资金投入量较大,同时也会增加相应的运行成本;另一方面,厂区的占地面积有可能会受到限制,同时还会带来管理上的麻烦。因此,改进和强化传统的水处理工艺是目前控制水厂出水水质最经济最具实效的手段,也是微污染水源处理的一个重要的发展趋势。本课题基于前期对传统微污染水源的处理方法的调研以及综合了我国的实际情况,以对传统的混凝工艺为改造目标,研究了强化混凝耦合生物脱氮的改造方法。试验主要研究结果表明:(1)搅拌桨桨板的长短会影响搅拌桨对水体搅拌的剧烈程度,同时会影响水体的富氧能力,搅拌桨桨板长度越长,携氧能力越强。搅拌桨桨板的长度梯度、间距以及角度,会对水体中的溶解氧浓度梯度产生影响。当搅拌桨桨板长度梯度为4,桨板长度比为5:3:1,桨板中心间距与池体长度比为1:8,搅拌桨桨板与固定挡板间得夹角为90°时,可以在水体中可以形成最佳的溶解氧浓度梯度。对于本次试验,桨板长分别为10 cm、6 cm、2 cm,搅拌桨桨板间距为3cm,夹角为90°时,可以取得最佳的试验效果。(2)通过对方形及圆形絮凝池轴向和各个截面的速度云图及紊动动能图表征,说明新型的机械搅拌桨在轴向和横向均可以形成一定的溶解氧浓度梯度,且方形絮凝池比圆形絮凝池更有利于实际混凝及生物脱氮反应的进行。(3)通过传统机械搅拌桨和新型机械搅拌桨在处理人工模拟天然微污染源水的对比试验,验证了利用新型机械搅拌桨在絮凝池中进行生物脱氮的可行性。以COD、NH_4~+-N、TN的去除率为指标,通过对pH、C/N比两个影响因素的探究,得出在pH为7.5,C/N比为5:1时,生物脱氮的效果最好,COD、NH_4~+-N、TN的去除率分别为50.95%、24.67%、9.42%。(4)在一定的PAC投加量范围内,出水COD、NH_4~+-N的去除率均比未投加PAC时有所提升,这说明PAC对活性污泥的去除具有协同促进作用。当PAC投加量为20 mg/L时,出水浊度最低,去除率达到了90.20%。但此时COD、NH_4~+-N的出水浓度开始升高,说明此时PAC的投加量对活性污泥起到了一定的抑制作用。因此,最佳PAC投加量为10 mg/L。(5)当PAC投加量为10 mg/L时,随着PAM投加量的增加,出水浊度、COD、NH_4~+-N的去除率均呈现出先增加再逐渐降低的趋势。浊度、COD、NH_4~+-N的去除率分别在PAM投加量为1 mg/L、1 mg/L、2 mg/L时达到最大值。当PAM投加量为0.5 mg/L,此时浊度为0.87 NTU,小于1 NTU,已经达到了《生活饮用水卫生标准》标准。从经济效益和处理效率考虑,最佳PAM投加量为0.5mg/L,即PAC:PAM为20:1。(6)Zeta电位及污泥粒径的表征表明了PAC对污泥絮体的增长有促进作用。通过同步的去除率比对试验也可以说明,PAC改善了污泥表面结构,粒径的增长提高了污泥表面对有机物及氨氮的吸附能力。此外,随着PAC投加量的增大,活性污泥比耗氧速率呈现先增大后降低的趋势。这说明在一定的投加量范围内,PAC对活性污泥的活性起到了促进作用。(7)当PAC投加量为10 mg/L、PAM投加量为0.5 mg/L时,随着污泥回流比的增加,出水浊度、COD、NH_4~+-N及TN的去除率均呈现出先增加再逐渐降低的趋势。在污泥回流比为20%条件下,可实现各污染物的最佳去除效果。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.2
【图文】：

絮凝池,搅拌桨,网格划分

2.3.3 网格划分在模型建立之后，就可以通过 GAMBIT 软件导入模型，划分网格。由于所用搅拌桨板不规则，在进行网格划分时，为了控制网格数量减少了计算时间，在整体模型中均使用四面体混合网格。在叶片区域使用局部加密，从而使得计算精度及分析效率得到进一步地提高。

云图,絮凝池,轴向速度,云图

区域内的流体是处于运动状态。此外，搅拌桨区域内的流体和搅拌桨是的，所以虽然搅拌桨处于动区域，但相对于其区域内的流体还是处于静动区域和静止区域的结合面定义为内部面（interface）。絮凝池的壁面定壁面（wall）。初始条件和边界条件被统称为计算域的定解条件，它们是控制方程有前提。只有当初始条件和边界条件确定之后，流场的解才会得以存在ENT 中，可以通过图形窗口中的残差图查看收敛过程，设定迭代步数，计算，当残差图的收敛到允许的误差范围内，即可保存结果，观察流场.5 速度云图图 2-11 表示的是絮凝池的轴向速度云图。速度云图可以更加直观的看转动时的速度分布情况。速度云图是用特定颜色来填充平面上速度取区域，从而可以更为直观的反应出絮凝池内速度大小的分布情况。云图所对应的速度，可以通过左侧的彩色条纹进行比对。

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