UASB+厌氧MBR处理高浓度淀粉废水的实验研究

论文摘要

水资源短缺和水环境污染不仅制约我国经济和社会的发展,而且危害人民健康,影响社会的和谐与稳定。污水处理与回用是世界各国解决水问题的首选策略,研究低耗高效的污水处理与回用技术也一直是各国学者研究的热点问题。本文基于这种指导思想,研制开发了新型复合式厌氧工艺,它由UASB和厌氧MBR两个单元组成,高浓度的待处理废液经过UASB段的前处理再经过厌氧MBR单元,达标后排放。实验中以人工配制淀粉废水作为进水,不仅对UASB的启动特性进行了研究,对整套系统的运行特性也进行了分析总结,为今后的深入研究与实际应用提供参考。试验研究的结果表明:（1）根据废水特点向反应基质中添加适量营养物质和微量元素,能够保证UASB的快速启动和稳定运行。初期进水COD负荷在2000～3000mg/L范围变化时,单独运行UASB装置,处理效果基本上能够达到前处理要求;在稳定运行阶段进水COD负荷在3000～6000mg/L的变化范围,UASB+MBR处理工艺的COD平均去除率平可以达到81.7%。（2）厌氧MBR在初始运行中表现出了良好的泥水分离效果,而且在提高出水pH、碱度方面发挥了优势。pH值平均能够提高0.33,碱度平均能够提高80mg/L。（3）实验中借助显微镜及电镜对厌氧反应的主要微生物载体一颗粒污泥,进行了生物特征分析。观察到颗粒污泥的外观结构,并验证了在该反应基质中的微生物菌群以产甲烷球菌为主,简要阐明了二价金属离子及胞外聚合物（ECP）在颗粒污泥形成中的作用。（4）继续加大进水有机负荷考察厌氧膜组件的运行特性,得出厌氧MBR出水的处理效果受HRT和VLR影响较大的结论;同时得出本实验系统最大可承受容积负荷为9kgCOD/m3d。（5）实验中受污染的膜组件先采用物理清洗的方法,再以次氯酸钠作为清洗剂进行化学清洗,膜通量恢复效果较好。（6）通过对三种高浓度淀粉废水处理方式的对比,得出UASB+厌氧MBR工艺无论在经济效益方面还是在社会环境效益方面,都具有一定的竞争优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 本课题研究的目的及意义
• 1.2 厌氧技术发展概况
• 1.2.1 国外厌氧生物处理技术的发展概况
• 1.2.2 国内相关工艺技术的发展现状
• 1.3 膜生物反应器技术发展概况
• 1.3.1 国外膜生物反应器的兴起与发展
• 1.3.2 我国膜生物反应器技术的研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 1.4.1 UASB和MBR工艺存在问题及发展趋势
• 1.4.2 主要研究内容
• 2 理论基础及试验装置和分析方法
• 2.1 厌氧生物处理的基本理论
• 2.2 膜生物反应器的相关理论
• 2.3 试验装置及设备
• 2.4 试验流程
• 2.4.1 试验底物
• 2.4.2 接种污泥
• 2.4.3 静态试验驯化接种污泥
• 2.4.5 厌氧反应系统的运行
• 2.5 主要检测项目及方法
• 2.5.1 主要检测内容
• 2.5.2 各项参数的检测方法
• 3 UASB段运行特性分析
• 3.1 颗粒污泥静态培养试验
• 3.2 厌氧反应器的启动过程
• 3.2.1 接种污泥量
• 3.2.2 启动初期有机物的去除情况分析
• 3.2.3 二次启动的运行情况分析
• 3.3 稳定期的运行情况
• 3.3.1 厌氧反应系统有机物的去除情况
• 3.3.2 反应系统pH的变化
• 3.3.3 UASB段出水挥发酸（VFA）的变化
• 3.3.4 反应系统出水碱度的变化
• 3.3.5 UASB段氧化还原电位（ORP）的变化情况
• 3.4 厌氧颗粒污泥微生物相观察
• 3.4.1 污泥颗粒化过程
• 3.4.2 微生物菌落观察
• 3.5 本章小节
• 4 高负荷下膜生物反应器运行特性研究
• 4.1 膜生物反应器概述
• 4.2 膜组件的物理特征
• 4.3 膜组件的基本原理与设计参数
• 4.4 膜组件的运行特性
• 4.4.1 运行工艺条件
• 4.4.2 HRT对CODcr去除率的影响
• 4.4.3 容积负荷（VLR）对CODcr去除率的影响
• 4.4.4 厌氧环境的监测
• 4.5 膜污染与膜清洗
• 4.5.1 膜污染的相关理论
• 4.5.2 膜通量的变化情况
• 4.5.3 膜清洗效果分析
• 4.6 小结
• 5 效益分析
• 5.1 经济效益分析
• 5.1.1 工程建设费用比较
• 5.1.2 运行费用比较
• 5.2 社会环境效益分析
• 5.3 小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文