金属膜生物反应器废水处理技术

论文摘要

采用孔径为0.2μm的不锈钢膜生物反应器分别处理模拟生活废水和模拟酒厂废水。处理生活废水的实验在室温下进行。处理酒厂废水的实验温度从30℃开始,以5℃或10℃为升温梯度逐渐升温,最后达到80℃。重点考察了中温、高温条件下膜生物反应器的处理能力、活性污泥的物理化学及生物学特性以及对膜的过滤性能的影响、膜的清洗方式,探讨了不锈钢膜应用于废水处理领域的可行性。 实验表明金属膜生物反应器有较高的污染物去除效率。温度对系统COD去除能力有着比较明显的影响。细菌的死亡和溶解释放出溶解性微生物产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）,这类物质进入混合液,增大了出水SCOD。然而,出水非常稳定,表明不锈钢膜在高温条件下对悬浮颗粒、胶体以及溶解性大分子有机物有很好的截留作用。 由于存在好氧区和缺氧区,传统膜生物反应器具有一定的硝化反硝化脱氮能力,TN去除效率可达30%以上。内循环膜生物反应器有利于形成向上流的好氧（硝化）环境和向下流的缺氧（反硝化）环境,提高系统脱氮效率到50%左右。膜表面滤饼成分分析表明,除了生物去除之外,通过截留大分子溶解性和胶体含氮化合物,金属膜在脱氮方面发挥重要作用。TN去除能力受温度的影响非常显著。比较上清液和出水TN可知,在低温阶段（30℃）,系统脱氮能力以生物去除为主;当温度升高到35℃,生物去除的氮总量和膜截留部分相当;在高温阶段（40-70℃）,TN去除作用基本全部通过膜的截留发生。 随着温度的升高,活性污泥耗氧速率减小,表明污泥微生物代谢受到抑制,基质去除速率减小。污泥增长率降低,表明高温膜生物反应器对污泥减量化是有利的。同中温条件下丰富的微生物多样性相比,高温条件下微生物多样性大大减小。 污泥的许多性质与膜污染密切相关。随着温度的升高,污泥沉降性变差,上清液EPS、上清液悬浮固体浓度增大,污泥絮体粒径变小,这些因素导致混合液过滤阻力增大,膜污染加重。虽然污泥疏水性没有一般的变化规律,但是污泥疏水性变化与膜污染阻力变化一致,反映了污泥疏水性增大会加重膜污染。 膜表面滤饼层污染是膜污染中的最重要的因素。高温条件下由于增大了上清液中高聚物（主要是EPS）的含量从而导致膜表面滤饼层中凝胶含量增大,使凝胶层在膜污染阻力中的贡献相对增大,而悬浮颗粒的贡献相对减小。 污泥的这些性质并不是独立无联系的,它们之间相互作用非常复杂,它们对膜污染的影响作用也相互联系。实验结果表明了EPS、污泥粒径分布的重要性,尤其是EPS。另外,在温度不断变化的高温条件下,污泥混合液中各组分含量的相对变化,对膜污染

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 膜生物反应器和高温好氧废水处理技术的研究进展
• 1.1 膜生物反应器研究概况
• 1.1.1 膜生物反应器的发展
• 1.1.2 膜生物反应器的组成和特点
• 1.1.3 膜生物反应器领域的研究和应用
• 1.1.4 膜生物反应器的发展前景
• 1.2 高温好氧工艺研究概况
• 1.2.1 嗜冷、嗜温和嗜热菌的定义、分类与特点
• 1.2.2 污泥沉降性
• 1.2.3 高温好氧活性污泥系统
• 1.2.4 组合高温好氧处理工艺
• 1.2.5 高温好氧工艺的发展展望
• 1.3 本课题的研究目的、意义和内容
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 研究内容
• 2 不锈钢膜组件与实验分析方法
• 2.1 不锈钢膜组件
• 2.2 分析项目和方法
• 2.2.1 取样
• 2.2.2 常规分析项目
• 2.2.3 胞外聚合物的提取与分析
• 2.2.4 污泥耗氧速率
• 2.2.5 乳酸脱氢酶活力
• 2.2.6 相对疏水性
• 2.2.7 显微镜观察
• 2.2.8 絮体粒径分布
• 2.2.9 膜的通量和阻力
• 2.3 其它主要所用实验仪器
• 3 金属膜生物反应器处理模拟生活废水研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 金属膜生物反应器实验系统
• 3.1.2 实验进水和运行条件
• 3.1.3 分析方法
• 3.1.4 数据分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 污染物去除
• 3.2.2 活性污泥和微生物
• 3.2.3 膜污染和膜清洗
• 3.2.4 不锈钢膜与有机膜在MBR中的应用比较
• 3.3 小结
• 4 高温好氧膜生物反应器处理酒厂废水实验研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验装置和材料
• 4.1.2 进水和操作条件
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 污染物去除
• 4.2.2 污泥生物学特征
• 4.2.3 膜过滤与膜污染
• 4.3 小结
• 5 结论、创新点与建议
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 建议
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
• 博士生个人简历
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书