膜生物反应器处理生活污水的试验研究 ——强化脱氮除磷及膜污染控制

论文摘要

膜生物反应器(MBR)是一种新型污水处理技术,该技术通过膜的高效截留作用,使反应器维持很高的污泥浓度,从而降低了污泥负荷,提高了系统的处理效率。目前,国内外对膜生物反应器的研究发展迅速,膜生物反应器应用于城市污水处理和回用的研究主要集中在有机污染物的去除、脱氮、除磷及其影响因素的研究;工艺参数的优化研究、膜污染机理、膜污染控制及影响因素的研究。但是将膜生物反应器应用于城市污水处理和回用实际工程还存在一些限制因素,如在膜生物反应器中膜对微生物的完全截留为特殊微生物如亚硝酸菌和硝酸菌的增长提供了有利条件,但随着污水中营养负荷的削减需求变得越来越重要以及出水水质标准的日趋严格,MBR中总氮和总磷的去除也成为该工艺在实际工程应用中所需要解决的重要问题,但由于膜生物反应器自身污泥停留时间(SRT)过长和除磷需要较短SRT的机理相冲突,很难用传统的膜生物反应器工艺获得较为理想的除磷效果,同时对膜生物反应器中同时脱氮除磷的研究也较少。膜生物反应器中的膜污染问题也成为该技术在实际应用中影响工艺正常运行和增加工程造价的主要原因。因此,膜污染机理的研究探讨,脱氮、除磷效率的提高成了膜生物反应器技术应用的关键。本课题是基于以往的单级序批式膜生物反应器和两级序批式反应器,装配具有同步脱氮除磷的两级序批式(SBR)膜生物反应器处理生活污水,脱氮和除磷在不同的反应室内进行。经过一段时间的稳定运行,整个系统对COD、氨氮、总氮、总磷的去除效果分别达到了94%、93%、90%、90%,显示了该系统具有良好的污水处理能力。并且系统采用间歇曝气的方式过膜压差一直维持在0.15bar~0.18bar之间,膜污染程度并没有因为曝气时间的减少而增加,达到了很好的生活污水处理效果。同时考察了膜生物反应器在运行过程中的膜污染情况,通过对污泥浓度(MLSS)、胞外聚合物(EPS)、过膜压差(TMP)、污泥沉降性能、污泥负荷等因素的分析,探讨造成膜污染的原因和膜污染的有效控制方法。在系统运行末期停止排泥,随着污泥浓度的增加,过膜压差逐渐增大,平板膜发生严重膜污染,结合这一过程中的污泥浓度变化,得出对于本系统临界活性污泥浓度应该控制在7000~8000mg/L左右。发生膜污染后,对污染膜采用物理清洗和化学清洗相结合,膜通量恢复到原来的97.3%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 膜生物反应器的研究现状
• 1.3 膜生物反应器的分类
• 1.4 膜生物反应器的特点
• 1.5 膜生物反应器的处理机理
• 1.5.1 MBR 对脱氮的研究
• 1.5.2 MBR 对除磷的研究
• 1.6 膜生物反应器的污染与防治
• 1.6.1 膜生物反应器的污染机理及对出水水质的影响因素
• 1.6.2 膜生物反应器污染的防治
• 1.7 序批式膜生物反应器
• 1.7.1 SBR 污水处理技术概述
• 1.7.2 SBR 污水处理技术的优点
• 1.7.3 序批式膜生物反应器的特点
• 1.8 本文的研究目的和研究内容
• 1.8.1 研究目的
• 1.8.2 研究内容
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验概述
• 2.1.1 实验装置及运行模式
• 2.1.2 膜组件的选择及试验环境
• 2.2 实验的主要测试项目与分析方法
• 2.2.1 本实验的测试项目的确定
• 2.2.2 常规水质测试项目与分析方法
• 2.2.3 其他项目的分析测定方法
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 单级好氧一体式膜生物反应器
• 3.1.1 启动阶段
• 3.1.2 低温运行阶段
• 3.1.3 膜污染阶段
• 3.1.4 膜清洗后重新启动阶段
• 3.2 两级序批式MBR 中的污泥特性
• 3.2.1 过膜压差（TMP）与污泥浓度的关系（MLSS）
• 3.2.2 活性污泥沉降性能变化
• 3.2.3 容积负荷和污泥负荷的变化
• 3.2.4 污泥颗粒分布及膜污染
• 3.2.5 分子量分布对膜污染的影响
• 3.3 常规水质指标的去除效果
• 3.3.1 运行机理研究
• 3.3.2 对COD 的去除效果
• 3.3.3 对氨氮的去除效果
• 3.3.4 对总氮的去除效果
• 3.3.5 对总磷的去除效果
• 3.4 膜污染分析及膜清洗
• 3.4.1 微生物及活性污泥的污染
• 3.4.2 有机物污染
• 3.4.3 粉末活性炭对膜污染的防治作用
• 3.4.4 平板膜组件的清洗
• 结论
• 参考文献
• 致谢