复合生物反应器—膜分离技术处理城市污水的试验研究

论文题目: 复合生物反应器—膜分离技术处理城市污水的试验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 环境工程

作者: 曹斌

导师: 王晓昌

关键词: 淹没式膜生物反应器,活性污泥,生物膜,复合工艺,污水处理,论文类型,应用基础研究

文献来源: 西安建筑科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文是国家自然科学基金重点项目“西部干旱缺水地区水资源再生利用研究”的专题之一,针对城市污水的特点,采用复合淹没式膜生物反应器中试装置对其进行了处理试验与回用研究。复合膜生物反应器是在传统活性污泥反应器中投加悬浮载体,形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜两种微生物共同承担生物降解的作用,并将淹没式微滤（MF）膜组件安置于复合生物反应器内,以实现固液分离的目的。对复合生物反应器和活性污泥反应器处理城市污水的功效进行了对比试验,探讨了复合生物反应器中微生物比耗氧速率与出水底物浓度之间的相关关系;研究了复合淹没式膜生物反应器处理城市污水及回用的特性,从微生物维持能角度出发,计算了系统的维持能和污泥产率系数;分析了复合系统微生物组成的特点,对同时硝化反硝化的现象和机理进行了研究,并对其动力学问题进行了数学描述;对影响膜污染的一些控制因素进行了试验检验,建立了膜过滤污染机理评价模型;初步分析了膜生物反应器污水处理系统的技术经济性。论文的主要工作及其成果包括以下几个方面: 1.在对等的试验条件下,对复合生物反应器和传统活性反应器两系统处理城市污水的功效进行了对比分析。试验表明复合生物反应器出水中色度、COD、TOC、NH3-N的浓度比活性污泥反应器低,证明HBR系统比CAS系统具有较高的污染物去除能力和较强的抗冲击负荷能力,硝化作用显著。因生物膜的存在,HBR改善了活性污泥易膨胀、流失和沉降性差等缺点,使HBR系统比活性污泥系统具有更佳的运行稳定性。对好氧复合生物处理系统而言,微生物的比耗氧速率更能准确地反映其活性程度,且微生物的比耗氧速率与出水底物COD之间存在Monod关系。复合生物反应器生物降解过程中,生物膜起着重要作用。 2.采用复合淹没式膜生物反应器试验装置在西安市北石桥污水净化中心对城市污水进行了处理试验。试验结果表明,系统出水浊度小于1NTU（平均值为0.59NTU）,SS未检出,色度值在9-39度之间（平均值为30度）,COD浓度为6.0-22.8mg/L（平均值为14.5mg/L,去除率达95.5%）,NH3-N浓度在0.1-1.6mg/L之间（平均去除率为97.8%）,TN浓度在

论文目录:

第1章绪论

1.1 膜生物反应器的发展概况

1.2 膜生物反应器的组成与类型

1.2.1 膜生物反应器的组成

1.2.2 膜生物反应器的分类

1.2.3 膜生物反应器的构型

1.3 膜生物反应器处理污水的特点

1.4 膜生物反应器在污水处理中的应用

1.4.1 膜生物反应器在生活污水及城市污水处理中的应用

1.4.2 膜生物反应器在工业废水处理中的应用

1.5 课题来源、研究目的和研究内容

第2章复合淹没式膜生物反应器污水处理技术与理论

2.1 膜生物反应器污水处理技术及其理论发展

2.1.1 膜生物反应器污水处理技术与理论

2.1.2 膜生物反应器污水处理技术的进展

2.1.3 膜污染及其描述

2.1.4 好氧膜生物反应器存在的主要问题及改进措施

2.2 复合生物反应器污水处理技术及其理论的发展

2.2.1 复合生物反应器污水处理技术与理论的进展

2.2.2 复合生物反应器污水处理技术的特点

2.3 复合膜生物反应器的发展状况及研究的意义

2.3.1 复合膜生物反应器的研究状况

2.3.2 研究的必要性和意义

第3章实验材料与方法

3.1 实验装置与工艺流程

3.1.1 工艺流程

3.1.2 淹没式MF膜组件

3.1.3 K1型Kaldnes悬浮生物载体

3.2 试验条件

3.3 分析方法

3.4 试验安排

第4章复合生物反应器处理城市污水的试验

4.1 试验装置与条件

4.1.1 试验装置

4.1.2 试验条件

4.1.3 生物膜的培养与生长

4.2 对有机物的去除

4.3 有机负荷率对COD去除的影响

4.4 HRT对处理效果的影响

4.5 HBR、CAS系统中悬浮生长微生物特性

4.6 微生物活性

4.6.1 比耗氧速率的测定

4.6.2 HBR中微生物SOUR与出水底物浓度的关系

4.7 小结

第5章复合淹没式膜生物反应器处理城市污水与回用的试验

5.1 试验运行参数及回用水标准

5.1.1 工艺运行参数

5.1.2 污水回用标准

5.2 HSMBR工艺生物降解特性

5.2.1 对物理化学指标的去除

5.2.2 对有机污染物的去除

5.2.3 对营养物的去除

5.2.4 对细菌的去除

5.2.5 抗冲击负荷能力

5.3 HSMBR系统出水的水质保证率分析

5.4 HSMBR系统底物去除动力学模型

5.4.1 微生物维持理论

5.4.2 模型建立

5.4.3 方程计算与验证

5.5 小结

第6章复合淹没式膜生物反应器污水处理中的微生物特性

6.1 污水处理中的一般性微生物

6.1.1 原核细胞微生物

6.1.2 真核细胞微生物

6.1.3 病毒和噬菌体

6.2 复合淹没式MBR系统中的微生物

6.2.1 微生物相组成

6.2.2 悬浮相和附着相微生物组成比较

6.2.3 复合MBR系统微生物组成的特点

6.3 微生物间的相互关系与其作用

6.4 小结

第7章复合淹没式膜生物反应器的同时硝化反硝化

7.1 同时硝化反硝化特性

7.1.1 同时硝化反硝化功效

7.1.2 氮负荷对硝化反硝化的影响

7.1.3 有机负荷对生物脱氮的影响

7.2 生物除磷特性

7.2.1 生物除磷效果

7.2.2 TP负荷率与TP去除率的关系

7.2.3 有机负荷率对TP去除率的影响

7.2.4 生物除磷过程

7.3 同时硝化反硝化机理

7.3.1 微环境理论

7.3.2 生物膜的传质与扩散模式

7.3.3 亚硝酸盐的积累

7.4 同时硝化反硝化动力学

7.4.1 硝化动力学

7.4.2 反硝化动力学

7.5 小结

第8章复合淹没式膜生物反应器的膜污染及其过滤机理

8.1 淹没式MBR长期运行中的膜污染特征

8.2 操作条件对膜污染的影响

8.2.1 MLSS浓度对膜污染的影响

8.2.2 TMP对膜污染的影响

8.2.3 曝气强度对膜污染的影响

8.2.4 间歇过滤周期对膜污染的影响

8.3 膜污染的控制措施

8.3.1 空曝气对膜污染的影响

8.3.2 水力反洗对膜污染的影响

8.3.3 化学清洗对膜污染的影响

8.4 标准膜孔堵塞和滤饼层过滤机理

8.4.1 标准膜孔堵塞模型

8.4.2 滤饼层过滤模型

8.4.3 试验验证

8.5 小结

第9章膜生物反应器污水处理系统的技术经济分析

9.1 MBR系统成本估算

9.1.1 投资成本

9.1.2 运行管理成本

9.2 操作条件对MBR系统运行管理费用的影响

9.2.1 膜及膜通量对MBR运行费用的影响

9.2.2 能耗

9.2.3 曝气及污泥处置费用

9.3 MBR系统与传统水处理系统成本的比较

9.4 小结

第10章结论及建议

10.1 结论

10.2 建议

10.3 本论文的创新点

致谢

参考文献

博士学习阶段发表论文情况

发布时间: 2005-07-19

参考文献

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