污水處理過程中曝氣方式對揮發(fā)性有機(jī)物排放量影響研究.pdf

1、針對污水處理廠逸散揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)會加重城市霧霾，影響大氣環(huán)境。為了降低污水處理過程中揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的排放總量，針對SBR處理工藝，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置，在保證出水水質(zhì)的前提下實(shí)驗(yàn)研究了曝氣強(qiáng)度和曝氣方式對VOCs的排放量影響。首先實(shí)驗(yàn)比較了污水處理過程中不同階段產(chǎn)生的VOCs總量，證實(shí)了其排放主要集中在曝氣階段，然后開展了不同曝氣強(qiáng)度、不同曝氣方式（漸強(qiáng)、漸弱、均勻）對VOCs排放量影響試驗(yàn)，得到了初步結(jié)論，最后利用響應(yīng)面

2、法對試驗(yàn)參數(shù)(曝氣強(qiáng)度、曝氣時(shí)間、進(jìn)水COD)進(jìn)行了優(yōu)化，研究結(jié)果可為污水處理廠以降低VOCs的排放量為目標(biāo)的優(yōu)化運(yùn)行提供依據(jù)。
　　主要結(jié)論如下:
　　(1)曝氣階段水體不斷擾動，伴隨著曝氣氣泡的逸出，揮發(fā)性組分不斷從液相擴(kuò)散到氣相中，VOCs從污水中被吹脫出來，曝氣階段VOCs的排放量占各階段排放總和的88.34％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他階段。在曝氣階段剛開始時(shí)，VOCs逸散濃度急劇上升，在4-6分鐘達(dá)到峰值，然后呈下降趨勢，在5

3、0-60分鐘時(shí)趨于平緩，直至曝氣階段結(jié)束。
　　(2)不同曝氣強(qiáng)度條件下，隨著曝氣強(qiáng)度的增加，VOCs的峰值濃度也在逐步遞增。不同曝氣時(shí)刻的VOCs沿程濃度也隨著曝氣強(qiáng)度的增加而增加。同時(shí)，隨著曝氣強(qiáng)度的增加，VOCs的排放總量也呈現(xiàn)遞增趨勢，這跟其沿程變化圖中的峰值趨勢一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了VOCs的排放量與水體擾動的劇烈程度有關(guān)，擾動越大，VOCs的排放量越大。曝氣強(qiáng)度在175mL/min時(shí)，不僅可以保證出水水質(zhì)的去除率，還能盡可

4、能的減少VOCs的逸散，在均勻曝氣條件下，175mL/min的曝氣強(qiáng)度是最優(yōu)狀態(tài)。
　　(3)不論是剛開始曝氣1h內(nèi)，還是整個曝氣階段，隨著曝氣強(qiáng)度的增加，水體中的TOC去除量是逐漸增加的。而在不同曝氣強(qiáng)度下，被空氣吹脫出來的VOCs的量始終占水體TOC去除量的千分之一左右。
　　(4)將均勻曝氣作為漸強(qiáng)、漸減均為零的特殊情形，分別研究了漸強(qiáng)曝氣、漸減曝氣、均勻曝氣這三種不同曝氣方式下，VOCs沿程排放關(guān)系和排放量的不同情況

5、。曝氣剛開始時(shí)，漸變曝氣方式的VOCs逸散濃度變化趨勢與均勻曝氣一致，依舊是先急劇上升，在4-6分鐘達(dá)到峰值，然后呈下降趨勢。當(dāng)每隔一個小時(shí)變化一次曝氣強(qiáng)度時(shí)，VOCs逸散濃度發(fā)生階梯性的變化，且漸強(qiáng)曝氣的VOCs逸散濃度階梯型增加，而漸減曝氣的VOCs逸散濃度階梯性減小。均勻曝氣在后續(xù)的曝氣過程中，VOCs逸散濃度趨于平緩狀態(tài)。
　　(5)同樣的四組曝氣強(qiáng)度，漸減曝氣對VOCs的貢獻(xiàn)量顯著低于漸強(qiáng)曝氣和均勻曝氣，從VOCs的逸散

6、角度論證了漸減曝氣的優(yōu)勢。相較于均勻曝氣和漸強(qiáng)曝氣，漸減曝氣的VOCs排放量分別減少了19.51％和17.38％，總曝氣量分別減少了7％和0％，既減少了VOCs的逸散，又降低了污水處理過程中的能源消耗。
　　(6)利用響應(yīng)面法對影響VOCs產(chǎn)生量的三個因素:曝氣強(qiáng)度、曝氣時(shí)間、COD進(jìn)行優(yōu)化分析并建立數(shù)學(xué)回歸模型。通過方差分析模型擬合精度好，可以利用該響應(yīng)面法得出的近似模型進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化研究設(shè)計(jì)。被研究的整個回歸區(qū)間范圍內(nèi)該回歸模

7、型對試驗(yàn)結(jié)果的擬合度較好，試驗(yàn)的誤差較小。曝氣強(qiáng)度、COD、曝氣時(shí)間各交互項(xiàng)之間均存在極其顯著的交互作用。三個因素對VOCs排放量的影響為曝氣強(qiáng)度的影響最大，其次是COD、曝氣時(shí)間，且作用均極顯著。
　　(7)在反應(yīng)過程中控制曝氣強(qiáng)度在175mL/min左右，通過軟件優(yōu)化功能，COD、曝氣時(shí)間最優(yōu)解分別為230mg/L、3h時(shí)，VOCs排放量的最小響應(yīng)值為19.6257mg/(m3·d)。對優(yōu)化所得的理論最佳條件進(jìn)行驗(yàn)證，響應(yīng)面分