混凝—动态膜组合工艺在污水处理中的应用研究

论文摘要

我国现阶段水环境污染问题突出,严重影响了水体功能的发挥,同时导致水资源短缺的问题更加突出,制约了国民经济的发展。目前现有污水处理能力无法适应城市数量与规模的迅速扩张,污水处理新增加的能力远远赶不上污水排放的增长速度,污水处理能力的缺口不断扩大,严重影响水环境质量。针对目前我国乃至济南市及广大城镇、乡村废水排放量逐步增加而没有足够污水处理能力的现实,开发高效、低能耗废水处理新工艺具有重要的意义。本论文将混凝技术与动态膜技术结合用于污水处理领域,提出了一种基于廉价微网基材的混凝-动态膜反应器污水处理新工艺,工艺采用微网材料代替传统的微滤或超滤膜,利用混凝在微网基材表面形成的动态膜进行固液分离。本课题主要就微网基材的筛选、动态膜生物反应器在处理受污染河水和生活污水的运行特性、混凝动态膜的堵塞机理以及运行稳定性影响因素等问题开展研究。筛选获得了价格便宜、性质稳定、附着性能良好的涤纶筛网和单滑面无纺布微网膜基材。以单滑面无纺布构建的混凝-动态膜反应器处理受污染河水,在聚合氯化铝PAC投加量80 mg/L,膜通量为100 L/m2·h的条件下,在进水SS、浊度、COD和总磷平均浓度分别为324mg/L、149mg/L、245mg/L和2.7mg/L时,混凝动态膜能在1小时左右内形成。动态膜形成后出水水质良好,出水SS均未检出,浊度小于5NTU,COD值小于100 mg/L,出水总磷含量小于0.5 mg/L。反应器连续运20d,COD去除率的平均值为71.14%,总磷去除率的平均值为81.64%,总氮去除率的平均值为5.24%。混凝动态膜对SS、有机物和磷的去除效果较好,对氮则去除效果不佳。采用单滑面无纺布构建混凝-动态膜反应器处理受污染河水时,动态膜过滤遵循中间堵塞过滤模型。混凝动态膜处理生活污水的实验,通过烧杯混凝试验选择PAC为处理生活污水的混凝剂,最佳投药量为100 mg/L。出水水质不如处理受污染河水时好,在进水浊度为268NTU时,动态膜形成后浊度稳定在10 NTU左右;动混凝动态膜对生活污水的COD和总磷均有较高且稳定的去除率,COD的去除率在70%～80%之间,TP的去除率在50%～60%之间;总氮基本没有去除。处理生活污水时,动态膜过滤遵循滤饼过滤模型。通过扫描电镜可知混凝动态膜的形成没有微生物的作用,主要是由絮凝剂与废水反应生成的絮体在一定的错流滤速下附着在膜基材表面而形成。粒度分析表明,动态膜形成后的截留能力与微滤膜相近,能有效截留废水中的大颗粒。膜基材表面动态膜的厚度不均匀。以140目涤纶筛网为基材研究动态膜运行稳定性的主要影响因素,发现混凝-动态膜反应器的运行周期可分为四个阶段:形成期、发展期、稳定期和衰减期。在适当范围内,增大错流流速和减小膜通量可使动态膜稳定运行期时间延长。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 我国水资源现状
• 1.1.1 水资源短缺
• 1.1.2 水资源污染严重
• 1.2 化学混凝法
• 1.2.1 胶体的稳定性
• 1.2.2 混凝原理
• 1.2.3 混凝过程
• 1.3 动态膜过滤
• 1.3.1 动态膜的概念与分类
• 1.3.2 动态膜过滤的机理研究
• 1.3.3 动态膜过滤的研究与应用领域
• 1.4 课题的提出
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 膜基材的筛选
• 2.1 试验装置与方法
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 动态膜材料的物理性质比较
• 2.3 清水膜通量分析
• 2.4 混凝动态膜的形成
• 2.5 小结
• 第三章 混凝-动态膜组合工艺处理受污染河水的研究
• 3.1 试验装置与方法
• 3.1.1 烧杯混凝试验
• 3.1.2 混凝-动态膜反应器的运行
• 3.1.3 试验原水水质及监测项目与方法
• 3.2 混凝剂及最佳投药量的选择
• 3.3 混凝-动态膜组合工艺运行特性研究
• 3.3.1 混凝动态膜对和浊度的去除效果
• 3.3.2 对有机物的去除效果
• 3.3.3 对总磷的去除效果
• 3.3.4 对总氮的去除效果
• 3.4 动态膜的堵塞及反冲洗
• 3.4.1 堵塞模型
• 3.4.2 动态膜的清洗
• 3.5 小结
• 第四章 混凝-动态膜组合工艺处理生活污水的研究
• 4.1 试验装置与方法
• 4.1.1 试验装置
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 混凝剂及最佳投药量的选择
• 4.3 混凝-动态膜组合工艺处理生活污水的运行特性
• 4.3.1 混凝动态膜对浊度的去除效果
• 4.3.2 混凝动态膜对COD、TP、TN的去除效果
• 4.3.3 处理生活污水出水水头的变化
• 4.4 动态膜表面状况分析
• 4.5 进出水的粒度分析
• 4.6 小结
• 第五章 动态膜运行稳定性影响因素研究
• 5.1 试验装置与方法
• 5.1.1 试验装置
• 5.1.2 试验方法
• 5.2 动态膜运行周期的全过程分析
• 5.3 错流流速对动态膜运行稳定性的影响
• 5.4 通量对动态膜运行稳定性的影响
• 5.5 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间科研成果
• 学位论文评阅及答辩情况表