复合式预涂动态膜生物反应器处理生活污水研究

论文摘要

膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术与生物处理技术有机结合的一种高效污水处理新工艺,具有处理效果稳定、出水水质好、能耗低、结构紧凑占地面积小、运行管理简单、剩余污泥少等优点,但膜组件价格高及膜污染问题限制了其进一步的推广与应用。本文采用填料生物反应器与动态膜技术组合的复合式预涂动态膜生物反应器（CPDMBR）处理生活污水。基膜选用廉价的工业滤布,经粉末活性炭预涂后形成预涂动态膜以增强膜组件的过滤性能；在生物反应器中加入填料,提高微生物量,加强系统的处理效果。试验研究了动态膜的最佳预涂液浓度及复合系统对生活污水中污染物的去除效果和机理；探讨了不同运行条件和方式下系统对各污染物的去除率；同时还研究了生物反应器中膜污染的成因,膜通量的变化规律和膜清洗后的恢复情况。主要研究结果如下：（1）筛选得到涤纶短纤维滤布作为膜基材,用粉末活性炭溶液预涂膜,当预涂液浓度为0.70 g·L-1时,形成的预涂动态膜过滤性能较好。（2）抽吸式CPDMBR在HRT9h、DO3.3～3.8mg·L-1的工艺条件下处理生活污水,稳定运行后,浊度的去除率可达100%,COD、TN、TP的平均去除率分别为92.59%、73.51%、81.06%。（3）在重力自流的出水方式下,采用阶梯式压力步长法测定膜的临界压力,在污泥浓度为4.9-5.6 mg·L-1,曝气量为500 L·h-1的情况下,本试验所用动态膜的临界压力范围为25～30 cmH2O,即2.45-2.94 kPa。连续运行试验表明,反应器对污染物的处理效果较好,COD、TN的平均去除率分别为93.75%和67.74%。（4）膜生物反应器中不可避免地存在膜污染的问题。在抽吸式动态膜生物反应器运行过程中,膜污染呈现“2阶段”性。滤饼层阻力是导致膜污染的最主要因素,占总量的78.9%,这种污染属可逆污染,清洗后即可消除；膜孔堵塞与吸附阻力只占17.0%,用高速水流冲洗也可除去,用刷子刷洗膜通量可100%恢复。（5）重力自流式动态膜生物反应器的运行周期约为30天,当曝气强度为600 L·h-1,污泥浓度为4600-5200 mg·L-1时能有效减缓膜污染。预涂后膜的阻力稍有增加。在重力自流下滤饼层仍是造成膜污染的最主要因素,占总阻力的90.4%。膜污染后经水力清洗通量可恢复96%,刷子刷洗后通量几乎可恢复至100%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 膜生物反应器技术
• 1.2.1 膜生物反应器的分类和特点
• 1.2.2 膜生物反应器的研究进展及存在的问题
• 1.3 动态膜生物反应器的出现与发展
• 1.3.1 动态膜技术
• 1.3.2 动态膜生物反应器的研究现状
• 1.3.3 动态膜生物反应器存在的问题及发展方向
• 1.4 本课题研究的意义与目的
• 1.5 研究内容与创新点
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 创新点
• 2 预涂PAC动态膜基材的筛选及制备
• 2.1 膜基材的筛选
• 2.1.1 基膜材料及其性能
• 2.1.2 筛选方法及结果
• 2.2 预涂PAC动态膜的制备及其性能表征
• 2.2.1 预涂装置和试验方法
• 2.2.2 预涂PAC动态膜最佳预涂浓度的确定
• 2.3 本章小结
• 3 抽吸式CPDMBR处理生活污水的研究
• 3.1 试验装置和分析方法
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 污水水质与试验运行参数
• 3.1.3 测定项目及分析方法
• 3.2 动态膜生物反应器的启动研究
• 3.2.1 启动期污泥的培养与填料挂膜
• 3.2.2 启动期复合式动态膜生物反应器对污水处理效果分析
• 3.3 反应器最佳运行条件研究
• 3.3.1 HRT对污染物去除率的影响
• 3.3.2 DO对污染物去除率的影响
• 3.3.3 污染负荷对污染物去除率的影响
• 3.4 反应器稳定运行研究
• 3.4.1 对浊度的去除效果
• 3.4.2 对COD的去除效果
• 3.4.3 对TN的去除效果
• 3.4.4 对TP的去除效果
• 3.5 反应器中活性污泥情况
• 3.6 本章小结
• 4 重力自流式CPDMBR处理生活污水研究
• 4.1 试验装置
• 4.2 CPDMBR反应器的试验结果
• 4.2.1 临界压力的测定
• 4.2.2 DMBR对污染物的去除效果
• 4.3 本章小结
• 5 复合式预涂动态膜生物反应器的膜污染研究
• 5.1 膜污染
• 5.1.1 膜污染的形成原因
• 5.1.2 膜污染的影响因素
• 5.1.3 减缓膜污染的措施
• 5.1.4 膜清洗的方法
• 5.2 复合式动态膜生物反应器的膜污染过程研究
• 5.2.1 抽吸式复合动态膜生物反应器的膜污染分析
• 5.2.2 重力自流式复合动态膜生物反应器的膜污染分析
• 5.3 动态膜清洗研究
• 5.4 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 个人简历
• 致谢