序批式膜生物反应器处理城市生活污水研究

论文摘要

我国水资源短缺,生活污水作为一种稳定可靠、可再生利用的水资源,对其回收利用是有效节约水资源的重要手段之一,是解决城市缺水问题的有效途径。本研究采用自行设计和加工的序批式膜生物反应器（SMBR）,以人工配制的模拟生活污水为处理对象,探求SMBR工艺的最佳运行参数、污染物去除特性及膜污染的形成与控制方法。以实现SMBR稳定高效运行、出水水质达回用标准的同时,减少膜污染的发生。主要的研究结果有：采用连续培养加周期培养的污泥培养驯化方式,活性污泥经24天驯化完成。活性污泥生长较快,MLSS浓度从2000mg/L增至6200mg/L,污泥产率为0.37kg（MLSS）/kg（CODCr）。硝化细菌生长较慢,污泥培养中后期通过降低进水中的CODCr浓度,使异养菌的增殖减慢,为硝化菌的生长提供更好的环境。SMBR的最佳运行参数为：每周期6小时,其中缺氧1小时、好氧5小时；出水体积交换比为0.3,即每周期出水9L；MLSS浓度为8000mg/L；曝气量为0.3 m3/h,DO维持在2mg/L左右。在此条件下,既能使系统维持较高的污染物去除率又能节约能耗。系统在最佳运行条件下运行40天。当进水pH为7～9时,SMBR对污染物有较高的去除率。CODCr平均去除率为98.01%,NH4+-N平均去除率为96.51%,TN平均去除率为73.38%,TP平均去除率为73.21%,浊度平均去除率为99.56%,色度平均去除率为92.2%。SMBR对进水水质的抗负荷冲击能力强,出水水质达到城市杂用水水质标准（GB/T 18920-2002）。当进水pH降至6时,对CODcr的去除率影响不大,平均去除率仍达95.14%,NH4+-N平均去除率下降至76.85%,TN平均去除率降至61.42%,TP平均去除率降至62.87%,浊度和色度去除率基本不受进水pH影响,去浊率仍保持在99%以上,说明低进水pH不利于系统脱氮除磷。测定了SMBR在五种不同MLSS浓度及三种不同曝气强度下的临界通量。结果表明,在一定MLSS浓度范围内（<10000mg/L）,适当增大曝气强度能提高系统临界通量；MLSS浓度较小时（<4000mg/L）,曝气强度有一个临界值,大于此值临界通量并不会随曝气量增加进一步增加；MLSS浓度过大时（>10000mg/L）,增大曝气强度以延缓膜污染的作用已不明显。系统在合适的污泥浓度和曝气强度下（MLSS浓度为8000mg/L、曝气量为0.3m3/h）,采用间歇进出水、间歇曝气,缺氧-好氧交替的序批方式在次临界通量下运行,膜污染发展平稳,没有出现急剧的TMP跃升,膜污染速率为0.126KPa/d,说明该工艺能有效控制膜污染。投加粉末活性炭（PAC）能改善混合液性质,进一步延缓膜污染,当MLSS浓度为8000mg/L、PAC的投加量为1.5g/L时,膜污染速率降为0.04KPa/d。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 膜生物反应器（MBR）
• 1.2.1 膜生物反应器简介
• 1.2.2 膜生物反应器膜材料及构型
• 1.2.3 膜生物反应器的分类
• 1.2.4 膜生物反应器的特点
• 1.2.5 膜生物反应器的研究进展
• 1.2.6 膜生物反应器的应用现状及发展前景
• 1.3 序批式膜生物反应器（SMBR）工艺及研究动态
• 1.4 膜生物反应器运行参数评价
• 1.4.1 膜通量
• 1.4.2 临界通量
• 1.4.3 错流过滤
• 1.4.4 浓差极化
• 1.5 研究的目的和内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 试验材料、方法及反应器的启动
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验方案
• 2.4 分析项目与方法
• 2.5 反应器的启动与调试
• 2.5.1 膜组件清水试验
• 2.5.2 污泥培养与驯化
• 2.6 本章小结
• 第三章 SMBR运行参数的优化
• 3.1 周期时间的确定
• 3.2 缺氧/好氧时间的确定
• 3.3 交换比的确定
• 3.4 MLSS浓度的确定
• 3.5 曝气量的确定
• 3.6 本章小结
• 第四章 SMBR对污染物的去除特性
• 4.1 SMBR对各污染物的去除效果
• Cr的去除效果'>4.1.1 SMBR对COD_Cr的去除效果
• 4⁺-N的去除效果'>4.1.2 SMBR对NH₄⁺-N的去除效果
• 4.1.3 SMBR对TN的去除效果
• 4.1.4 SMBR对TP的去除效果
• 4.1.5 SMBR对浊度的去除效果
• 4.1.6 SMBR对色度的去除效果
• 4.2 SMBR出水水质与排放及回用水标准比较
• 4.3 本章小节
• 第五章 膜污染机理及控制
• 5.1 膜污染
• 5.1.1 膜污染定义
• 5.1.2 膜污染机理分析
• 5.1.3 膜污染的主要影响因素
• 5.2 膜污染控制与改善方法
• 5.3 本试验控制膜污染措施
• 5.3.1 选择合适的操作通量
• 5.3.2 投加粉末活性炭
• 5.4 系统运行时的膜污染特征
• 5.5 本章小节
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式