1、隨著我國城市化發(fā)展的加速,許多污水處理廠需要建于城市內(nèi)部。目前我國建設(shè)的城市污水處理廠多采用活性污泥工藝,由于其占地面積過大,且運行時有臭味發(fā)出,因此對于建于城市內(nèi)的污水處理廠,該工藝還存在著一些問題。而且大多城市對于位于市內(nèi)的污水處理廠要求其出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中的一級A出水標(biāo)準(zhǔn),一般的活性污泥法工藝無法達到此要求。
　　煤矸石-粉煤灰濾料前置反硝化曝氣生物濾池(BAF)工藝是結(jié)合

2、了A/O生物處理工藝與曝氣生物濾池工藝二者的優(yōu)點,并應(yīng)用煤矸石-粉煤灰陶粒作為濾池濾料設(shè)計而成的新型工藝。它既具有曝氣生物濾池工藝占地面積小、管理方便、出水水質(zhì)好、無臭味等特點,又具有A/O工藝對總氮高效去除的特點。本文對該工藝處理城市污水的特性進行了深入研究。首先進行了煤矸石-粉煤灰濾料的制備研究,實驗結(jié)果表明,煤矸石-粉煤灰濾料在物理性能上和經(jīng)濟效益上都具有明顯優(yōu)勢;之后利用該濾料進行反應(yīng)器實驗,通過反應(yīng)器實驗研究該工藝中污染物去除

3、的影響因素、生物膜特性和反沖洗污泥特性等;并進行流體及底物去除動力學(xué)模型的建立和實際工程的應(yīng)用研究。
　　本論文以固體廢棄物煤矸石和粉煤灰為原料,燒制新型濾料來取代粘土-粉煤灰陶粒作為曝氣生物濾池的生物濾料。主要研究了燒制溫度、恒溫時間和原料配比對濾料比表面積、鹽酸可溶率及破碎率和磨損率之和的影響,通過正交實驗確定了最佳制備條件。并對濾料的粒徑、比表面積、鹽酸可溶型等各項物理性能進行了表征;對濾料進行了掃描電鏡觀察;并分析了濾料燒

4、制過程中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與孔隙形成機理;通過對煤矸石-粉煤灰濾料和粘土濾料相對比發(fā)現(xiàn),以粉煤灰和煤矸石為原料生產(chǎn)濾料具有更好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。
　　通過反應(yīng)器實驗對煤矸石-粉煤灰濾料前置反硝化BAF的啟動方法和啟動階段污染物的去除特性進行了研究。采用先間歇進水后連續(xù)進水,連續(xù)進水時采用逐漸增加流量和回流比的方法啟動反應(yīng)器;經(jīng)過30d的培養(yǎng),出水各項指標(biāo)趨于穩(wěn)定,系統(tǒng)啟動完成。并系統(tǒng)研究了該工藝的主要運行參數(shù)——溶解氧、回流比

5、、厭氧/好氧容積比、反沖洗等對該工藝污染物去除效能的影響。實驗結(jié)果表明,濾料層上部污水溶解氧控制在3.0～3.5mg/L、回流比控制在130％、厭氧/好氧容積比控制在1:1.5時,系統(tǒng)對污染物的去除效果達到最佳。反應(yīng)器的反沖洗周期為5d(厭氧生物濾池)和10d(好氧生物濾池);反沖洗對厭氧和好氧生物濾池都具有較大影響,但在短時間內(nèi)基本可恢復(fù)到反沖洗前水平。
　　對濾料上的生物膜量、生物相、濾料掛膜的微觀結(jié)構(gòu)等進行了分析。并對濾池的

6、反沖洗污泥特性進行了研究,發(fā)現(xiàn)濾池的反沖洗污泥對氨氮有一定的去除作用。對好氧濾池和厭氧濾池反沖洗污泥對污水中氨氮去除的差異性、污泥活性和金屬鹽混凝劑對去除效能的影響等進行了研究,并對這種去除作用的去除機理進行了分析、探討。
　　以生物濾池堵塞模型和均質(zhì)濾料毛細(xì)管模型為基礎(chǔ)建立了厭氧好氧生物濾池的流體動力學(xué)模型;以Monod方程和微元法為基礎(chǔ)建立了厭氧和好氧生物濾池的底物去除動力學(xué)模型;并利用反應(yīng)器模型實驗和實際工程實驗分別對建立的