水解酸化—颗粒填料复合式膜生物反应器处理涤纶碱减量废水研究

论文摘要

涤纶碱减量废水中高浓度的对苯二甲酸和难降解的聚酯低聚物及各种助剂等使得碱减量废水成为纺织印染行业污染重、处理难度大的新型纺织印染废水。本文研究了水解酸化一颗粒填料复合式膜生物反应器（HMBR）组合工艺处理碱减量废水的技术,并对膜污染的控制和HMBR长期运行特性进行了探讨。得出了以下主要结果: 从废水处理工艺的角度,研究了对苯二甲酸（TA）在好氧和缺氧条件下的生物降解规律以及乙二醇（EG）对TA生物降解性的影响。TA的好氧降解不存在明显的抑制浓度,TA不会对微生物起毒害作用;微生物以TA、EG作为唯一的碳源均需要一定的驯化时间,EG的驯化时间比TA长,一旦微生物被驯化,EG、TA开始快速降解。在有氧条件下,EG不会抑制TA的初级生物降解,但会抑制TA的最终生物降解;在缺氧条件下,EG对TA的降解有抑制作用,一旦EG完全去除,TA又恢复降解。TA易好氧生物降解、几乎不能缺氧生物降解,EG既能好氧生物降解,又能缺氧生物降解。因此,这为碱减量废水分兼氧和好氧两段处理提供了理论依据。 活性污泥吸附、解吸等温线符合Freundlieh等温方程,好氧、兼氧污泥对TA的等温吸附方程分别为:q=8.6170Ce0.4207,q=4.0764Ce0.5405;好氧、兼氧污泥对TA的等温解吸方程分别为:q=9.4723Ce0.3271,q=4.2353Ce0.3688。好氧、兼氧污泥的饱和吸附量分别为:39.06、31.45mgTA.gSS-1,TA的去除机制主要是生物降解作用,污泥吸附占TA总去除量的比例很小。 采用水解酸化一颗粒填料复合式膜生物反应器组合工艺处理实际碱减量废水是可行的。系统对有机污染物保持着很高的去除率,HRT为（9.0+7.2）h时,系统出水平均COD为55.9mg/L,COD平均去除率达到96%,TA去除率大于99%。水解酸化池的ηCOD<10%,ηTA<5%。HMBR的ηCOD>94%,ηTA>98%。水解酸化过程可以显著提高碱减量废水的可生化性。水解酸化系统受进水容积负荷Uv的影响很小;HMBR受进水容积负荷Uv的影响较大,进水容积负荷Uv小于6 gCOD.L-1.d-1时,膜出水COD保持在80mpJL以下,ηCOD保持在95%左右。 HMBR在流体力学、微生物学、水处理工艺学、亚微观动力学等方面具有优越于普通MBR的特点。膜通量（J）、污泥浓度（X）、颗粒填料的体积含量（C）对膜过滤阻力上升速率（K）影响的次序为:C<X<J,。颗粒填料能够有效的减缓污泥沉积层在膜表面的形成,使HMBR的沉积层阻力减小了86%,临界通量提高了约20%,

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 涤纶碱减量废水的产生及水质特征
• 1.1.1 碱减量废水的产生
• 1.1.2 碱减量废水的水质特征
• 1.2 碱减量废水的处理技术
• 1.2.1 利用碱减量废水中碱液
• 1.2.2 回收碱减量废水中对苯二甲酸
• 1.2.3 碱减量废水与印染废水混合处理
• 1.2.4 现有碱减量废水处理技术存在的问题及不足
• 1.3 含TA废水的处理技术
• 1.3.1 TA的微生物降解特性
• 1.3.2 TA的微生物降解机理
• 1.3.3 含TA废水的处理技术
• 1.4 膜生物反应器技术
• 1.4.1 膜生物反应器简介
• 1.4.2 膜生物反应器发展及应用现状
• 1.4.3 膜污染及影响因素
• 1.5 本文研究目的和内容
• 1.5.1 研究目的及意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 课题的创新性
• 第二章 对苯二甲酸（TA）的好氧和兼氧降解特性
• 2.1 前言
• 2.2 实验装置与实验方法
• 2.2.1 静态实验
• 2.2.2 连续试验
• 2.2.3 分析测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 污泥负荷（F／M）对TA好氧降解的影响
• 2.3.2 TA的好氧降解抑制浓度
• 2.3.3 TA和EG的好氧生物降解性能比较
• 2.3.4 EG对TA好氧生物降解的影响
• 2.3.5 单一基质（TA）废水连续实验的处理效果
• 2.3.6 （EG+TA）废水连续实验的处理效果
• 2.3.7 EG对TA兼氧生物降解的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 兼氧、好氧污泥对对苯二甲酸（TA）的生物吸附和解吸
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 分析方法
• 3.2.4 数据分析与质量保证
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 兼氧、好氧污泥对TA的快速吸附
• 3.3.2 TA的快速吸附、解吸平衡试验
• 3.3.3 膜生物反应器内污泥对TA的吸附及降解
• 3.4 本章小结
• 第四章 水解酸化一颗粒填料复合式膜生物反应器组合工艺处理实际碱减量废水
• 4.1 前言
• 4.2 实验装置与方法
• 4.2.1 实验装置与工艺流程
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 实验分析项目和方法
• 4.3 水解酸化池运行性能
• 4.3.1 水解酸化工艺机理
• 4.3.2 水解酸化对废水可生化性的影响
• 4.3.3 水解酸化反应器挥发性脂肪酸（VFA）的变化
• 4.3.4 不同HRT条件下的处理效果比较
• v）与去除容积负荷（U_r）的关系'>4.3.5 进水容积负荷（U_v）与去除容积负荷（U_r）的关系
• 4.4 HMBR工艺的运行性能
• 4.4.1 HRT对HMBR处理效果的影响
• 4.4.2 冲击负荷对COD去除率的影响
• v与污泥负荷U_v去除容积负荷Uf的关系'>4.4.3 进水容积负荷U_v与污泥负荷U_v去除容积负荷Uf的关系
• v对HMBR运行性能的影响分析'>4.4.4 进水容积负荷U_v对HMBR运行性能的影响分析
• 4.4.5 水解酸化池和HMBR处理效果比较
• 4.4.6 TA工业废水的各种处理方法比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 颗粒填料对HMBR膜污染的影响
• 5.1 前言
• 5.2 颗粒填料复合式膜生物反应器（HMBR）的机理
• 5.2.1 悬浮颗粒在膜表面的沉积条件
• 5.2.2 颗粒填料复合式膜生物反应器（HMBR）的构造
• 5.2.3 颗粒填料复合式膜生物反应器（HMBR）的性能及特点
• 5.3 HMBR运行参数对膜污染的影响
• 5.3.1 正交实验设计方案
• 5.3.2 实验装置及运行方法
• 5.3.3 实验分析项目测定及数据整理
• 5.3.4 操作参数对膜污染的影响
• 5.4 颗粒填料在膜污染控制上的作用
• 5.4.1 实验装置与运行参数
• 5.4.2 填料颗粒对减小沉积层阻力的作用
• 5.4.3 填料颗粒对临界通量（CriticalFlux）的影响
• 5.4.4 填料颗粒对透膜压差（TMP）的影响
• 5.4.5 填料颗粒减缓污泥沉积层的形成
• 5.5 颗粒填料对膜生物反应器生物系统的影响
• 5.5.1 实验分析项目
• 5.5.2 HMBR中悬浮微生物和附着微生物的生长
• 5.5.3 HMBR系统生物相考察
• 5.6 本章小结
• 第六章 颗粒填料复合式膜生物反应器的运行特性
• 6.1 前言
• 6.2 实验装置与实验方案设计
• 6.3 有机污染物去除效果
• 6.3.1 MBR和HMBR的有机污染物的去除效率比较
• 6.3.2 冲击负荷对COD去除效率的影响
• 6.4 连续运行过程中透膜压差（TMP）的变化
• 6.5 污泥浓度及MLVSS／MLSS随运行时间的变化
• 6.6 污泥颗粒粒径分布变化
• 6.7 污泥混合液的过滤性能
• 6.7.1 MBR、HMBR污泥混合液及其各组分的过滤阻力比较
• 6.7.2 污泥比阻和上清液凝胶层比阻
• 6.8 溶解性微生物产物的表征及其变化
• 6.8.1 分子量分布实验方法
• 6.8.2 微生物产物浓度随时间的变化
• 6.8.3 微生物产物分子量组成随时间的变化
• 6.8.4 溶解性液体的憎水性能表征及其变化
• 6.9 污泥活性的表征及其变化
• 6.9.1 污泥脱氢酶活性的测定
• 6.9.2 各工况条件下的污泥脱氢酶活性
• 6.10 本章小结
• 第七章 膜生物反应器处理碱减量废水的动力学分析
• 7.1 前言
• 7.2 污泥增殖动力学
• 0'>7.2.1 污泥表观产率系数Y₀
• d'>7.2.2 污泥理论产率系数Y和衰减系数K_d
• 7.3 有机污染物降解动力学
• 7.3.1 基质降解速率常数K的求解
• 7.3.2 三种实验废水降解速率常数K的综合分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 碱减量废水的酸析处理及其工程意义
• 8.1 前言
• 8.2 对苯二甲酸（TA）的酸析沉降机理
• 8.2.1 对苯二甲酸（TA）的物理和化学参数
• 8.2.2 对苯二甲酸（TA）在水中的理论溶解度曲线
• 8.3 对苯二甲酸酸析工艺影响因素
• 8.3.1 酸析pH值
• 8.3.2 酸析温度
• 8.3.3 酸析搅拌速度
• 8.3.4 沉降时间
• 8.3.5 水洗
• 8.4 酸析法回收对苯二甲酸的工艺流程及回收率
• 8.5 酸析后废水的可化性
• 8.6 酸析回收TA废水的生物处理效果
• 8.6.1 生物处理实验装置和操作参数
• 8.6.2 水解酸化池处理效果
• 8.6.3 HMBR处理效果
• 8.6.4 水解酸化池和HMBR处理效果比较
• 8.7 回收对苯二甲酸的工程意义
• 8.8 本章小结
• 第九章 结论与建议
• 9.1 结论
• 9.2 建议
• 参考文献
• 攻读博士学位期间以第一作者名称发表的学术论文
• 致谢