序批式移动床生物膜反应器处理生活污水的实验研究

论文摘要

本课题结合国内外最新研究进展,以序批式移动床生物膜反应器（Moving Bed Sequencing Batch Biofilm Reactor,MBSBBR）为研究对象,研究了污泥和悬浮生物膜的培养过程和工艺装置的启动调试,在分析MBSBBR脱氮除磷效果影响因素的基础上提出了最优运行参数;并深入研究了系统对污染物的去除机理,重点分析了MBSBBR系统中同步硝化反硝化和同步脱氮除磷现象。实验结果表明:采用周期性的厌氧/好氧/缺氧方式运行,通过提高COD负荷,增大水力剪切力以改善传质条件,可促进复合污泥中的聚磷菌和反硝化聚磷菌的形成和累积。培养驯化末期,复合污泥对NH4+-N去除率接近100%,对COD和TP的去除率分别达到90%和85%以上。复合污泥中的活性污泥沉降性好（SVI<70.0ml/g,MLSS约3000～4200mg/L）,悬浮生物膜形态完整、结构致密、外观呈棕黄色,主要是由球菌和长短不一的杆菌组成,表面附着大量原生动物和微型后生动物,各种原生动物和微型后生动物均表现出良好的生物活性。通过调节MBSBBR的COD负荷、各阶段运行时间等参数,确定了最优运行条件:温度为20-25℃,pH值为6.5-8,厌氧（DO<0.2 mg/L）150min,曝气（DO为1.5～2.0mg/L）210min、缺氧（DO<0.5mg/L）90min、沉淀30min。系统稳定运行6个月的结果表明:MBSBBR系统对氮、磷和有机碳去除效果好且稳定,当系统进水氨氮、总氮、总磷和COD浓度分别为15～50mg/L,16.7～54.9 mg/L,8～15mg/L和200～450mg/L时,系统对氨氮、总氮、总磷、COD的平均去除率可达到99.8%,90.7%,95.8%,95%。合适的启动调试和污泥驯化是MBSBBR工艺成功运行的前提条件。由于MBSBBR的序批运行方式和存在的浓度扩散梯度,能同时富集不同的微生物种群,使系统中微生物生态系统更稳定,抗负荷冲击及自身恢复调节能力提高。大量反硝化聚磷菌与硝化菌同时在复合污泥中富集,使得反硝化聚磷菌在吸磷的同时可以进行反硝化脱氮,利用其体内PHB的“一碳两用”来实现同步脱氮除磷,解决了反硝化细菌和聚磷菌对碳源需求的矛盾,达到了节省碳源和能源的双重目的,而且减少了剩余污泥量。MBSBBR工艺去污效果良好稳定,符合我国国情要求,市场前景将十分广阔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 污水的来源
• 1.2 我国水污染现状
• 1.2.1 地表水污染
• 1.2.2 地下水污染
• 1.2.3 全国废水排放情况
• 1.3 生活污水的处理
• 1.3.1 我国生活污水处理现状
• 1.3.2 城市污水处理工艺和技术
• 1.3.3 我国城市污水处理存在的问题
• 1.3.4 我国城市污水处理的对策
• 1.4 本课题的意义和主要内容
• 第2章 MBSBBR 工艺理论基础
• 2.1 生物脱氮
• 2.1.1 传统生物脱氮机理
• 2.1.2 其它生物脱氮机理
• 2.1.3 生物脱氮反应动力学和影响因素
• 2.2 生物除磷
• 2.2.1 传统生物除磷机理
• 2.2.2 反硝化除磷机理
• 2.2.3 生物除磷动力学
• 2.2.4 生物除磷的影响因素
• 2.3 序批式反应器动力学分析
• 2.3.1 完全混合反应器与SBR 反应器的比较
• 2.3.2 推流式与 SBR 法反应器比较
• 第3章 MBSBBR 实验装置和检测分析方法
• 3.1 MBSBBR 装置和实验废水
• 3.2 悬浮填料
• 3.2.1 悬浮填料的种类
• 3.2.2 悬浮填料的特点及其使用性能
• 3.3 MBSBBR 工艺基本流程
• 3.4 MBSBBR 与 SBR 工艺性能特点的比较
• 3.4.1 SBR 的工艺特点
• 3.4.2 MBSBBR 的工艺特点
• 3.5 MBSBBR 工艺在我国南方城市污水处理中的应用
• 3.6 分析项目与方法
• 3.6.1 水样的处理和保存
• 3.6.2 检测项目与检测方法
• 第4章 MBSBBR 的启动和污泥驯化
• 4.1 污泥驯化方案
• 4.2 污泥驯化结果
• 4.3 复合污泥形成过程的微生物特性分析
• 4.4 结论
• 第5章 MBSBBR 工艺的优化调试
• 5.1 优化试验方案
• 5.2 实验用水
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 厌氧阶段的优化
• 5.3.2 好氧阶段的优化
• 5.3.3 缺氧阶段的优化
• 5.3.4 优化工艺处理效果
• 5.3.5 优化工艺直接启动试验结果
• 5.4 结论
• 第6章 系统去污机理和影响因素
• 6.1 MBSBBR 脱氮除磷的机理实验分析
• 6.2 MBSBBR 系统中 SND 现象
• 6.3 进水水质对MBSBBR 性能的影响
• 6.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢