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目前我国农村生活污水处理技术仍比较缺乏,开发处理高效、能耗较低的处理工艺是污水处理技术研究的热点,同时在保证处理效果的前提下使污水处理工艺运行费用最低也是研究中需要重点考虑的环节。HCA作为高分子有机混凝剂应用于混凝处理中可有效去除原水中污染物,减少后续生化处理负荷,是一种简单有效的预处理工艺;生物接触氧化法具有占地面积小、可置于室内、操作简单等优点是适用于农村生活污水处理的生化工艺。本课题采用HCA及其复配药剂混凝/生物接触氧化组合工艺处理生活污水,通过建立最小运行费用模型对组合工艺进行参数优化,在保证处理效果的前提下使得运行费用最低,并结合试验对模型优化结果进行了验证,为后续实际应用提供指导。通过对组合工艺运行费用组成部分进行分析,以药剂费用和能耗费用为主要组成费用进行分析和计算建立了组合工艺最小运行费用理论模型,并根据模型确定后续试验研究内容,为模型的建立提供依据和参考。为简化模型,不调节初始pH值的条件下对混凝搅拌速度、混凝搅拌时间、PAC-HCA复配比和混凝剂投加量等进行优选,以SS、TP和COD去除率作为评价指标进行了分析,确定合适的混凝运行参数。试验结果表明在不调节初始pH值时,以混凝搅拌速度200r/min,搅拌时间20min,PAC-HCA复配比15:1为优选运行参数。PAC-HCA复配混凝剂混凝对污染物的去除效果优于HCA单独投加。通过建立试验装置对组合工艺的挂膜启动和处理生活污水的效能进行了研究,为模型建立提供参考和依据。反应器经47d后COD去除率稳定达到70%以上,氨氮去除率达到60%左右,生物接触氧化池基本挂膜完成。单独A/O生物接触氧化反应器处理生活污水出水COD、NH4+-N、SS浓度可满足一级A标准,但对TN、TP去除效果一般,尤其对磷的去除效果较差。选取 PAC-HCA 投加量(1mL/L、2mL/L、4mL/L)、气水比(10:1、12:1、15:1、18:1)、HRT(13.3h、15.6h、18.2h)进行污染物去除效能的对比,优选组合工艺运行参数为:PAC-HCA投加量1mL/L、气水比12:1、HRT18.2h,在优选参数条件下反应器对 COD、NH4+-N、TN、TP 和 SS 的去除率分别为 99.16%、99.99%、59.52%、75.78%和99.03%。组合工艺对TP的去除效果明显优于单独生物接触氧化工艺,同时通过混凝处理可有效降低生化池能耗费用,提高对污染物的处理效果。根据相关试验数据和研究结果,分别将药剂费用和曝气能耗费用均以进出水COD浓度为自变量的函数关系式表示,最终以最小运行费用Cmin为因变量,混凝出水COD浓度S1为自变量分别在不同污水排放标准下建立了最小运行费用模型。以《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)为组合工艺出水排放标准时,得到处理单方污水最小运行费用模型为(?)以《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A作为出水排放标准时,最小运行费用模型为(?)通过模拟计算结果表明较高进水浓度条件下达到不同出水排放标准时处理每方污水组合工艺运行费用低于单独生物接触氧化工艺处理,采用PAC-HCA混凝预处理虽增加了药剂费用,但大大减少了生化池曝气能耗费用,总体运行费用较低。以一级A为出水排放标准,根据试验期间平均进水水质进行组合最小运行费用模拟计算,结果表明当进水COD、TN和TP浓度分别为300mg/L、50mg/L和6mg/L时组合工艺比单独生物接触氧化工艺运行费用节省0.027元/m3,对应最佳PAC-HCA投加量为0.96mL/L,最佳气水比为12.5:1,与试验结果对比表明模型优化结果与试验优化结果基本相符,但存在一定误差。当组合工艺运行条件为PAC-HCA投加量1mL/L、气水比12:1时COD和NH4+-N出水浓度均达到一级A标准,采用最小运行费用模型对组合工艺进行参数优化具有一定的可行性。