污泥增活剂提高MBR处理效能试验研究

论文摘要

改善混合液污泥性质是进一步强化膜生物反应器（MBR）的处理能力和减缓膜污染的关键。本文从改善和提高污泥混合液中污泥性质的角度出发,在一体式MBR中联合投加生物铁和PAC两种药剂的混合物（即本文所说的污泥增活剂）,将其与一体式MBR相复合,提出了污泥增活剂-MBR复合工艺。本课题对两种不同形式的膜生物反应器（MBR）,即污泥增活剂-MBR和普通MBR处理生活污水进行了小试试验研究。首先利用SBR间歇试验研究确定了污泥增活剂的最适投量,最后利用MBR连续试验研究了两种不同的膜生物反应器（MBR）长期运行时对污染物的去除效果、污染物的降解速率、胞外聚合物（EPS）等污泥混合液特性物质的变化情况及膜污染的减缓状况。主要结果如下:SBR间歇试验发现,污泥增活剂中生物铁和PAC两种成分的最适投量分别为:投加污泥量的10%的生物铁和浓度为1200mg/LPAC。MBR连续试验结果表明,在稳定运行期间,两反应器对COD、NH4+-N和浊度的去除率相近,且去除效果较好;但两者对TN的去除效果差异较大,污泥增活剂-MBR比普通MBR对TN的去除率提高10%以上;并且污泥增活剂对EPS、上清液SMP、Zeta电位和混合液粘度等混合液污泥性质及膜污染的调控和改善效果较好。污泥增活剂提高了污泥混合液EPS含量,与普通MBR相比,污泥增活剂-MBR中上清液SMP的含量相对较低,Zeta电位绝对值较低,且由于污泥增活剂与污泥形成特定的生物团粒,使混合液粘度降低,利于氧气的扩散和提高膜的过滤通量。SMP浓度和Zeta电位与污泥中EPS含量的对应变化关系,说明增活剂提高了污泥EPS含量,增强了污泥的活性,降低了上清液中SMP的浓度;以Eckenfelder公式描述了两MBR中COD的降解速率。实验结果表明,对普通MBR,运行时间为47d时,COD降解速率最快,其对应的降解速率常数为2.68,污泥活性达到最高;对增活剂-MBR,运行时间为56d时,COD降解速率最快,其对应的降解速率常数为2.91,污泥活性达到最高;单位体积污泥EPS的含量与COD的降解速率常数K1有较好的相关性。普通MBR与增活剂-MBR反应器中两者的关系式分别为y=38.484K1+151.03与y=51.841K1+73.721。单位体积污泥中EPS的含量越高,COD的降解速率越快,污泥的活性也越好。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 前言
• 1.1 膜生物反应器的简介
• 1.1.1 膜生物反应器的组成和分类
• 1.1.2 膜生物反应器的特点
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 膜生物反应器（MBR）技术在国内外的研究进展
• 1.2.2 膜生物反应器（MBR）混合液污泥性质对膜污染的影响
• 1.3 膜生物反应器（MBR）中混合液污泥性质的调控方法
• 1.3.1 投加载体
• 1.3.2 投加药剂
• 1.4 污泥增活剂-MBR法的作用机理
• 1.5 课题来源
• 1.6 研究的主要内容、目的和意义
• 1.6.1 研究的目的和意义
• 1.6.2 研究的主要内容
• 2 试验材料与方法
• 2.1 SBR间歇试验
• 2.1.1 污泥增活剂中生物铁成分的投量确定
• 2.1.2 污泥增活剂中PAC成分的投量确定
• 2.2 MBR连续试验
• 2.2.1 试验工艺流程及装置
• 2.2.2 试验原水及污泥接种
• 2.2.3 测试项目及方法
• 2.2.4 污染物降解速率的试验方法和材料
• 3 结果与讨论
• 3.1 污泥增活剂中生物铁成分最适投量的确定研究
• 3.1.1 不同投量的生物铁对COD去除效果的影响
• 4⁺-N去除效果和NO_x^--N转化的影响'>3.1.2 不同投量的生物铁对NH₄⁺-N去除效果和NO_x^--N转化的影响
• 3.1.3 不同投量的生物铁对TN去除效果的影响
• 3.1.4 不同投量的生物铁对污泥浓度的影响
• 3.1.5 不同投量的生物铁对混合液Zeta电位的影响
• 3.1.6 不同投量的生物铁对粒径分布的影响
• 3.1.7 不同投量的生物铁对污泥形态的影响
• 3.2 污泥增活剂中PAC成分最适投量的确定
• 3.2.1 不同投量的污泥增活剂对COD去除效果的影响
• 4⁺-N去除效果和NO_x^--N转化的影响'>3.2.2 不同投量的污泥增活剂对NH₄⁺-N去除效果和NO_x^--N转化的影响
• 3.2.3 不同投量的污泥增活剂对TN去除效果的影响
• 3.2.4 不同投量的污泥增活剂对混合液Zeta电位的影响
• 3.2.5 不同投量的污泥增活剂对EPS、蛋白质和多糖的影响
• 3.2.6 不同投量的污泥增活剂对污泥粒径分布的影响
• 3.2.7 不同投量的污泥增活剂对污泥形态的影响
• 3.3 污泥增活剂-MBR和普通MBR长期运行效能的比较
• 3.3.1 两种反应器对COD的去除效果比较
• 4⁺-N的去除效果比较'>3.3.2 两种反应器对NH₄⁺-N的去除效果比较
• x^--N的变化情况比较'>3.3.3 两种反应器中NO_x^--N的变化情况比较
• 3.3.4 两种反应器对TN的去除效果比较
• 3.3.5 两种反应器对浊度的去除效果比较
• 3.3.6 污泥增活剂-MBR出水总铁的含量
• 3.4 污染物降解速率比较
• 3.4.1 有机底物去除动力学
• 3.4.2 SRT对COD降解速率的影响
• 3.5 两种反应器中混合液污泥性质和膜污染的情况比较
• 3.5.1 污泥增活剂对膜生物反应器中混合液污泥性质的影响比较
• 3.5.2 污泥增活剂对膜生物反应器中膜污染的影响比较
• 3.5.3 两种膜生物反应器中EPS与污泥活性的关系
• 4 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文