缺氧/好氧膜生物反应器的脱氮效能及运行特性研究

论文摘要

地面水体和地下水中氮污染物的增加对水生生物具有一定的毒性,会引起水体中溶解氧的过度消耗和水体的富营养化,过多的硝酸盐还会对人体健康造成威胁,因而废水中含氮化合物的去除已成为目前废水处理中很重要的一项工作。基于传统硝化反硝化的脱氮原理和膜生物反应器的优势特点,本课题以缺氧/好氧膜生物反应器（A/O-MBR）作为试验工艺,对校园生活污水的处理效果和脱氮机理进行了研究。首先,考察了系统稳定运行状况下的污染物去除效果,结果表明,该系统对有机物和TN具有良好的去除效果,但对TP的去除效果不甚理想。然后重点研究了IR、SRT和进水C/N比对系统脱氮效果和污泥性质的影响,结果表明,IR对硝化效果的影响不是很明显,NH4+-N去除率基本维持在91%以上;SRT的延长可使系统内维持有较高的污泥浓度,硝化和反硝化效果良好,但MLVSS/MLSS则随SRT的延长有所降低;通过对不同SRT状况下系统污泥沉降性能的变化状况,得出了SV30及SVI与SRT的相关关系,随SRT的延长,SV30以幂函数y=16.87x^0.27的趋势递增,而SVI则以y=100.8-0.421x+0.009x2的趋势递减;进水C/N比的提高能够为反硝化提供充足的碳源,反硝化效果随进水C/N比的增加逐渐变好,而硝化效果的变化则不是很明显。通过以上对脱氮效果影响因素的研究可知,系统的最佳运行工况为IR300%、SRT30d、进水C/N8.0。本课题还对系统最佳运行工况下的脱氮机理进行了研究,考察了系统的硝化和反硝化活性、以及硝化细菌数量。结果表明,反应器内的硝化和反硝化活性分别为7.61mgNH4+-N/g MLVSS·h和5.42mgNO3--N/gMLVSS·h,硝化作用的优势菌种为亚硝酸菌。同时利用PCR-DGGE技术分析了反应器各反应区的微生物群落特征,得知A/O-MBR反应器内的微生物菌群种类非常丰富,缺氧区和好氧区的共有菌种较多。最后,通过SEM图像对膜丝表面的污染层组成进行了分析,得出清水冲洗+酸洗+碱洗的膜清洗方法可取得良好的膜通量恢复率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 第2章 废水生物脱氮理论与技术
• 2.1 水环境中氮的来源及危害
• 2.1.1 水体中氮的来源
• 2.1.2 氮污染对水体造成的危害
• 2.2 生物脱氮原理及影响因素
• 2.2.1 氨化与硝化
• 2.2.2 反硝化
• 2.2.3 硝化和反硝化反应的影响因素
• 2.3 废水生物脱氮工艺
• 2.3.1 传统生物脱氮工艺
• 2.3.2 新型生物脱氮工艺
• 2.4 A/O-MBR 生物脱氮工艺的研究现状
• 2.4.1 A/O-MBR 脱氮工艺的发展
• 2.4.2 A/O-MBR 的研究现状
• 第3章 试验装置与分析方法
• 3.1 试验装置与流程
• 3.1.1 试验流程
• 3.1.2 主要设备
• 3.1.3 试验用膜
• 3.2 分析项目及方法
• 3.2.1 常规分析项目
• 3.2.2 污泥硝化活性和反硝化活性测定
• 3.2.3 硝化细菌计数
• 3.2.4 微生物多样性分析方法
• 3.3 试验的进程安排
• 3.4 试验的启动
• 3.4.1 试验用水
• 3.4.2 污泥驯化
• 第4章 操作条件对反应器脱氮效能的影响
• 4.1 反应器处理性能
• 4.1.1 运行条件
• 4.1.2 反应器中COD 的去除性能
• 4.1.3 反应器中TN 的去除性能
• 4.1.4 反应器中TP 的去除性能
• 4.2 IR 对系统脱氮性能的影响
• 4.2.1 IR 对DO 分布的影响
• 4.2.2 IR 对硝化效果的影响
• 4.2.3 IR 对反硝化效果的影响
• 4.3 SRT 对系统脱氮性能的影响
• 4.3.1 SRT 对硝化效果的影响
• 4.3.2 SRT 对反硝化效果的影响
• 4.3.3 SRT 对污泥性质的影响
• 4.4 COD/TN 比对系统脱氮性能的影响
• 4.4.1 C/N 比对TN 去除效果的影响
• 4.4.2 C/N 比对硝化效果的影响
• 4.4.3 C/N 比对反硝化效果的影响
• 4.4.4 C/N 比对污泥浓度的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 A/O-MBR 系统的脱氮特性和膜污染分析
• 5.1 运行条件
• 5.2 反应器脱氮特性的研究
• 5.2.1 硝化活性和反硝化活性
• 5.2.2 反应器内的硝化细菌数量
• 5.3 脱氮微生物学研究
• 5.3.1 DGGE 图谱分析
• 5.3.2 光密度对比分析
• 5.3.3 多样性指数分析
• 5.4 膜污染及膜清洗方法
• 5.4.1 膜污染的电镜观察
• 5.4.2 膜的清洗方法
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 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
• 参考文献
• 致谢