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論文中文名稱:污水廠生物去氮及污泥生物分解減量研究以迪化污水處理廠為例 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Biological Nutrient Removal and Sludge Biological Reduction in Waste Water Treatment Plant for Dihua Sewage Treatment Plant [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:環境工程與管理研究所
出版年度:97
中文姓名:劉穎川
英文姓名:Yin-Chuan Liu
研究生學號:94608515
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2008-07-29
論文頁數:92
指導教授中文名:張添晉
指導教授英文名:Tien-Chin Chang
口試委員中文名:陳孝行;洪榮勳
口試委員英文名:Shiao-Shing Chen;Harvey-J Houng
中文關鍵詞:生物去氮(BNR)硝化脫硝污泥水解
英文關鍵詞:Biological Nutrient RemovalNitrificationDenitrificationsludge hydrolysis
論文中文摘要:生物除氮最常利用的是將自營性硝酸菌、亞硝酸菌之硝化作用與異營性脫硝菌之脫硝作用結合。自營菌把胺基酸或是微生物細胞死亡,經水解成的有機氮、氨氮硝化成亞硝酸氮、硝酸鹽氮,再利用異營性脫硝菌還原總硝酸氮為亞硝酸氮及氮氣,逸出水中藉以除氮。由於碳源於曝氣槽硝化反應後已開始缺乏,故在脫硝反應時必須加入碳源。
下水污泥中揮發性物質約佔總固體物質之60~80%,主要揮發物質組成為C、H、N及P等,其所產出之污泥含水率與有機物含量均偏高,因此會有體積較大與不易燃燒的特性。在污泥減量過程中,將污泥轉換成溶解態或非常微細固形物之過程稱為污泥水解,再將水解產物繼續進行生物分解,將有機碳轉換成無機碳如二氧化碳、甲烷或氫氣,以達到污泥減量效果。
本研究結合以上兩種生物反應分解原理,以迪化污水處理廠為例,藉由厭氧消化後之污泥迴流至生物反應槽,提高脫硝反應所需之碳源並達污泥減量之目的。迪化污水處理廠生物反應系統無硝化液迴流設計,具厭氧污泥消化系統,其厭氧消化後污泥已轉換成溶解性或微細物質,但仍以有機碳形式存在,利於異營性生物脫氮所需碳源,且可進行第二次生物反應,以減少污泥量,減少後續迪化污水處理廠污泥處理及處置的費用。但是迪化污水處理廠目前實際操作,每日處理近50萬噸之污水,其處理水質必需符合最新之放流水標準,降低其承受水體(淡水河)總污染負荷,無法輕易進行硝化後污泥迴流至生物反應槽之試驗,因此本研究先行以加拿大EnviroSim公司所研發而成的BioWin污水程序分析軟體進行模擬,提出迪化污水處理廠達最佳去氮效率及污泥減量雙目標下之參考操作參數。
因迪化污水處理廠現階段進流水水質污染濃度較低且無硝化液迴流設計,其缺氧區之pH值、碳氮比及溶氧不利脫硝反應,就有機物氧化、細胞質合成及硝化反應而言,現階段最佳操作參數為,曝氣池MLSS採1,500mg/L、溶氧值採2.0mg/L、三階段進流比採0.8:0.1:0.1、停留時間4.7hr為宜,得放流水水質為BOD:3.34 mg/L、COD:14.5 mg/L、SS:6.31 mg/L、TN:20.75 mg/L、Filtered TKN: 3.10 mg/L、 NH3-N:1.32 mg/L、NO3--N:2.65 mg/L、NO2--N:14.6 mg/L 、TP:1.56 mg/L;將厭氧消化污泥0.2迴流後雖出流水COD濃度約略提高0.6mg/L,但廢棄脫水污泥產生量約減少4,634.1 kg/day。若改行單段進流其缺氧槽只保留第一段為菌種選擇區,後續第二段、第三段之缺氧槽改為好氧槽,其處理水質之氨氮濃度低於階段進流模式,NH3-N去除率由92.31%提升為94.46%。
論文英文摘要:The most common method of biological nitrogen removal is by combining the nitrification of the autotrophic nitrobacter and nitrosomonas with the denitrification of heterotrophic denitrifying bacteria. Autotrophic bacteria nitrify the organic nitrogen and ammonia, which are hydrolyzed amino acids or dead cells of microorganisms, into nitrite nitrogen and nitrate nitrogen. Subsequently, heterotrophic denitrifying bacteria are utilized in turn to reduce the total nitrate nitrogen to generate nitrite nitrogen and nitrogen gas. The latter evaporates out of water, thus completes the nitrogen removal process. However, due to the lack of carbon source after nitrification in the aeration tank, carbon source must be added during denitrification.
The volatile materials in the sewage sludge make up approximately 60 ~ 80 % of total solids; the principal volatile composition consists of C, H. N and P. The water content and organic content of the resulted sewage sludge are very high; hence, they have features of large volume and are difficult to combust. In the process of reduction of sewage sludge, the process of converting sewage sludge to soluble state or ultra fine solids is called sewage sludge hydrolysis. The hydrolyzed products would then undergo further biological degradation, which would convert organic carbon to inorganic carbon, such as carbon dioxide and methane, to achieve the effect of reduction of sewage sludge.
This study combined the two abovementioned principles of biological degradation. The Dihua Sewage Treatment Plant, for example, elevates the carbon source required by denitrification using reverse flow of anaerobically digested sewage sludge into bioreactor to achieve the purpose of reduction of sewage sludge. The bio-reactive systems of the Dihua Sewage Treatment Plant do not have nitrified fluid reverse flow design, but has the anaerobic sludge digestive system. Upon digestive process, the anaerobically digested sewage sludge is transformed into soluble or ultra fine materials; however, they are still in form of organic carbon, which is a favorable carbon source required by heterotrophic microorganisms in denitrification. In addition, it can further undergo a second bio-reaction to reduce the sludge amount, and the cost of subsequent sludge treatment and disposition in the Dihua Sewage Treatment Plant. However, the present actual operation in the Dihua Sewage Treatment Plant is to treat approximately 500 thousand tons of sewage daily, the water quality of which must meet the actual release criteria in order to reduce the total pollution load of the receiving water body (Tamshui River), and therefore, the experiment on reverse flow of nitrified sewage sludge to the bio-reactor can not be easily conducted. Accordingly, a simulation is conducted in this study using Bio Win Sewage Program Analysis Software developed by Canadian EnvironSim Corporation. Moreover, this study suggests utilizing the reference operation parameters under which the dual goals of optimal denitrification effect and sludge reduction are achieved by the Dihua Sewage Treatment Plant.
The Dihua Sewage Treatment Plant have low influent concentration and do not have nitrified fluid reverse flow design. So those pH、dissolved oxygen、carbon source in anaerobic area can not do going denitrification. Presently the best parameter of The Dihua Sewage Treatment Plant biological treatmwnt is MLSS:1,500mg/L、dissolved oxygen:2.0mg/L、influent percentage:0.8:0.1:0.1、hydraulic residence time:4.7hr. The effluent quality is BOD:3.34 mg/L、COD:14.5 mg/L、SS:6.31 mg/L、TN:20.75 mg/L、Filtered TKN: 3.10 mg/L、 NH3-N:1.32 mg/L、NO3--N:2.65 mg/L、NO2--N:14.6 mg/L 、TP:1.56 mg/L. When the reverse percentage of anaerobically digested sludge is 0.2%, The effluent chemical oxygen demand be raised 0.6mg/L, sludge cake be decreased 4,634.1 kg/day. If influent percentage use 1.0:0.0:0.0, The effluent anmonia attenuate percentage from 91.32% be raised 94.46%.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 iii
致謝 v
目錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 前言 1
1.1研究緣起 1
1.2研究目的及內容 2
1.2.1 研究目的 2
1.2.2 研究內容 2

第二章 理論背景與資料蒐集 4
2.1生物處理操作理論 4
2.1.1活性污泥法之原理 4
2.1.2反應槽之動力 5
2.1.3生物處理之水質指標 5
2.2缺氧、好氧生物除氮說明 7
2.2.1生物營養鹽氮之代謝機制 7
2.2.2生物除氮方法之縯變 9
2.2.3缺氧、好氧生物除氮程序 12
2.3有機污泥分解減量探討 15
2.3.1污泥分解減量技術 15
2.3.2污水處理之污泥特性 15
2.4迪化污水處理廠概述 20
2.4.1迪化污水廠生物處理系統 23
2.4.2迪化污水廠氨氮去除機制 24
2.4.3污水質量統計分析 25
2.4.4污泥質量統計分析 31
2.5生物去氮及污泥減量規劃 35
2.5.1污泥水解減量構想 35
2.5.2提升生物去氮規劃 36

第三章 研究方法 40
3.1污水程序分析軟體建置 40
3.1.1分析軟體產品介紹 40
3.1.2模擬建置程序 45
3.1.3選定水質項目及操作參數 46
3.2模擬步驟及方案 47
3.2.1模擬步驟 47
3.2.2方案研擬 48
3.2.3模擬程序 50


第四章 結果與討論 51
4.1全廠處理效率模擬 51
4.1.1設計水質模擬結果 51
4.1.2模擬實廠操作結果 55
4.1.3操作現況與模擬結果之比較 58
4.2氨氮去除效率模擬 64
4.2.1氨氮去除效率模擬結果 64
4.2.2硝化、脫銷反應差異分析 72
4.3污泥減量效率模擬 75
4.3.1污泥減量效率模擬結果 75
4.3.2污泥減量差異分析 79
4.4綜合最佳模擬結果 82

第五章 結論與建議 89
5.1結論 89
5.2建議 90

參考文獻 91
論文參考文獻:書籍
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論文全文使用權限:同意授權於2008-08-19起公開