缺氧/好氧膜生物反应器强化除磷及其对膜污染的影响研究

论文摘要

本论文课题来源于西部建筑科技国家重点实验室（筹）开放研究基金项目——分散聚居区污水处理及资源化技术研究（No.08KF08）。膜生物反应器（MBR）技术因其自身的优势特点，在污水分散式处理领域得到了广泛的应用。MBR运行过程中，因其污泥龄较长，总磷（TP）的去除效果不佳，难以满足相应的排放要求。为此，本论文着重探讨了MBR辅以化学除磷后对TP去除效果的影响，同时对膜污染的问题进行了考察。本研究采用膜技术与缺氧/好氧（A/O）处理工艺结合而成的A/O-MBR污水处理系统，以校园生活污水为处理对象进行了试验研究。首先考察了A/O-MBR系统对各污染物的处理效果，重点考察了对TP的去除效果。结果表明，A/O-MBR系统对CODCr、NH3-N、TN和浊度均有良好的去除效果，但对TP的去除效果不佳，出水TP浓度达不到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B（1.0mg/L）的要求。为探讨化学除磷对A/O-MBR系统除磷效果的影响，利用间歇试验考察了Al2（SO4）3、FeCl3和PAC三种混凝剂对TP和浊度去除效果的影响，其中混凝剂的投加采用后置方式和协同方式。结果表明，后置加药混凝剂为FeCl3时，对TP的去除效果最好，其最佳投加量为33mg/L；协同加药混凝剂为Al2（SO4）3，对TP的去除效果最好，其最佳投加量为67mg/L。将间歇试验确定的最佳混凝剂投加到A/O-MBR反应器的连续运行试验中，考察了混凝剂对TP去除效果的影响，同时研究了协同投加混凝剂时，其它污染物的去除效果。结果表明，采用后置方式投加FeCl3后，系统出水TP去除率达到82%；采用协同方式投加Al2（SO4）3后，TP去除率达到88%，两种方式的出水TP浓度均满足排放标准（GB18918-2002）中一级A（0.5mg/L）的要求。协同投加Al2（SO4）3的系统与A/O-MBR系统的出水水质相比，系统提高了TP、浊度去除效果，但对CODCr、NH3-N、TN去除效果的影响不明显。本论文还考察了协同投加Al2（SO4）3对系统稳定运行周期、活性污泥混合液性质的影响，并从各混合液性质与膜污染间的相关性及膜污染机理方面，进一步分析了投加Al2（SO4）3对膜污染的影响。观察了A/O-MBR与Al2（SO4）3-A/O-MBR系统的TMP达到极限值所用的时间，结果表明，投加Al2（SO4）3的反应器稳定运行的时间较长；根据膜表面污染层的扫描电镜（SEM）图片，投加Al2（SO4）3的膜面污染层的孔隙率较大，过滤阻力偏小，利于反应器的稳定运行。对投加Al2（SO4）3后四种混合液性质的变化情况进行了研究，得出投加Al2（SO4）3后污泥粒径增大，EPS、SMP、混合液粘度减小，均有利于缓解膜污染。经混合液性质与膜污染间的相关性分析，投加Al2（SO4）3前后，影响膜污染最显著的性质因子均是SMP，且投加Al2（SO4）3后，各性质的膜污染系数均有所降低；经标准堵塞模型拟合分析，投加Al2（SO4）3的系统TMP增大的速率小于A/O-MBR。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及课题来源
• 1.2 课题研究的目的、意义和主要内容
• 1.2.1 课题的目的和意义
• 1.2.2 课题的主要研究内容
• 第二章 膜生物反应器及污水除磷技术
• 2.1 膜生物反应器技术
• 2.1.1 MBR 的分类
• 2.1.2 A/O-MBR 工艺
• 2.2 膜生物反应器的膜污染
• 2.2.1 膜污染物的类型
• 2.2.2 膜污染的影响因素
• 2.2.3 膜污染的控制与改善
• 2.3 污水除磷技术
• 2.3.1 污水除磷过程
• 2.3.2 化学除磷的研究
• 2.3.3 MBR 除磷技术
• 第三章 试验材料、试验方法与试验过程
• 3.1 试验材料
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 试验膜组件
• 3.1.3 试验原水
• 3.1.4 试验污泥
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 间歇试验方法
• 3.2.2 常规水质检测方法
• 3.2.3 阻力分析方法
• 3.2.4 膜清洗方法
• 3.2.5 扫描电镜观察
• 3.2.6 活性污泥混合液性质的测定方法
• 3.3 试验过程
• 3.3.1 试验步骤
• 3.3.2 运行参数
• 第四章 缺氧/好氧膜生物反应器强化除磷研究
• 4.1 A/O-MBR 系统的处理效果
• Cr、NH₃-N、TN、浊度去除效果'>4.1.1 COD_Cr、NH₃-N、TN、浊度去除效果
• 4.1.2 TP 去除效果
• 4.2 间歇试验
• 4.2.1 后置加药对系统出水 TP、浊度去除效果的影响
• 4.2.2 协同加药对 TP、浊度的去除效果的影响
• 4.3 投加混凝剂对 A/O-MBR 连续运行试验处理效果的影响
• 4.3.1 后置加药对系统出水 TP 去除效果的影响
• 4.3.2 协同加药对污染物去除效果的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 缺氧/好氧膜生物反应器协同加药对膜污染的影响研究
• 2（SO₄）₃对反应器稳定运行的影响'>5.1 投加 Al₂（SO₄）₃对反应器稳定运行的影响
• 2（SO₄）₃对 TMP 的影响'>5.1.1 投加 Al₂（SO₄）₃对 TMP 的影响
• 2（SO₄）₃对膜污染阻力的影响'>5.1.2 投加 Al₂（SO₄）₃对膜污染阻力的影响
• 5.2 膜污染电镜观察
• 2（SO₄）₃对活性污泥混合液性质的影响'>5.3 投加 Al₂（SO₄）₃对活性污泥混合液性质的影响
• 5.3.1 污泥浓度
• 5.3.2 污泥粒径分布
• 5.3.3 微生物代谢产物
• 5.3.4 混合液粘度
• 5.4 缓慢膜污染阶段机理模型分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 1 发表的学术论文
• 2 进行的科研工作
• 致谢