图们江流域农村生活污水处理中Atmosphere-Exposed Biofilm的净化机理及动力学研究

The Tumen River is international river that it is located the junction of North Korea, China and Russia. With the economic of three country development, the Tumen River is polluted in different degrees. But in the present stage of Tumen River Basin domestic sewage pollution control is relatively low, especially the rural domestic sewage. Thus, research and development for treatment technology of Tumen River Basin rural domestic sewage, to improve the Tumen River Basin water environment, and promote international cooperation and development of the Tumen River Basin that has a positive meaning. .This project will use Atmosphere-Exposed Biofilm treatment of rural domestic sewage in Tumen River Basin. In various operation conditions using the technology in Tumen River Basin rural sewage treatment performance, illustrate the purifying mechanism; through the kinetics study and the search of kinetic parameters, will establish kinetic model of substrate decomposing in the Tumen River Basin rural domestic sewage ; through operation the pilot plant, will design the operation plan of the technology in Tumen River Basin; finally, will make a scientific evaluation for the technology of the energy efficiency. Through the above study, this project aims to research and development Atmosphere-Exposed Biofilm for treatment the Tumen River Basin rural domestic sewage, it is provide a theoretical basis that the technology popularization and application in Tumen River Basin.

图们江是中朝俄三国的界河，随三国经济的发展，图们江流域受到不同程度的污染。现阶段，图们江流域生活污水治污比例非常低，其中，农村生活污水的治污需求非常迫切。研究开发适合图们江流域农村生活污水的处理技术，对改善图们江流域水环境，促进图们江流域国际合作与开发具有积极意义。.本项目拟采用Atmosphere-Exposed Biofilm处理图们江流域农村生活污水。通过分析不同运行条件下该技术对图们江流域农村生活污水的处理性能，阐明其净化机理；通过动力学研究及动力学参数的探求，建立适合图们江流域农村生活污水的基质降解动力学模型；通过Pilot plant的试运行，设计该技术在图们江流域的运行方案；并对该技术的能效性做出科学的评价。以此，研究开发适合图们江流域农村生活污水处理的Atmosphere-Exposed Biofilm，为该技术在图们江流域的推广与应用提供科学的理论依据。

本项目以Atmosphere-Exposed Biofilm系统为研究对象，针对Atmosphere-Exposed Biofilm系统净化机理的阐明、动力学研究、能效性评价等开展了一系列研究工作。其结果如下：.首先，通过分析不同运行条件下Atmosphere-Exposed Biofilm系统的处理特性及微生物群落结构的变化，阐明了系统的净化机理，确定了系统最优滤料填充率600m/m3、表面水力负荷17 m3/m2/d，以及满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准的COD、TN、TP最高容积负荷0.33kgCOD/m3/d、37.5gTN/m3/d、2.42gTP/m3/d。.其次，在众多生物膜反应动力学方程式中选择了适合Atmosphere-Exposed Biofilm系统的有机物降解动力学模型Eckenfelder方程。并结合不同表面水力负荷与滤料填充高度条件下系统对有机物的处理特性，利用图解法确定了相关的动力学参数Κ (有机物反应速度常数) 3.8674，以及η（滤材特性参数）0.6441，建立了系统有机物降解动力学模型Se=Sa×exp（-3.8674D/q0.6441）。同时，结合温度对系统处理特性的影响，确定了系统COD、TN、TP温度系数（θ）1.0062、1.0727、1.0336，建立了温度与系统反应速度间的菲尔普斯模型。.再次，设计制作Atmosphere-Exposed Biofilm系统Pilot plant，并在不同有机容积负荷条件下进行试运行，进一步优化了系统运行方案，建立了在 0.24-2.15kgBOD5/m3/d有机容积负荷范围内，系统进水有机容积负荷(X)与去除掉的有机容积负荷(Y)的关系式Y=-0.0087+1.0804X-0.2568X2。.最后，以电耗为分析指标，计算出Atmosphere-Exposed Biofilm系统能耗水平0.83 kW·h/kgCOD，并于全国平均能耗水平与图们江流域城市污水处理厂平均能耗水平进行对比，确定了其在图们江流域农村生活污水处理领域的推广应用可行性。.综上，在4年内按项目计划书，圆满完成了研究目标，取得了一系列创新性成果，为图们江流域农村生活污水的处理提供了一种新的选择。这不仅缓解了图们江流域水环境恶化进程，也为图们江流域水处理行业甚至延边经济提供了一个新的发展机遇。

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