絮凝剂对MBR活性污泥理化性质的影响研究

论文摘要

膜生物反应器（membrane bioreactor, MBR）是一种高效的水处理技术,具有污染物去除效率高,出水水质稳定,操作管理方便,占地面积少等优点。但是,膜污染导致的运行费用增加和操作不便,是制约MBR广泛应用的关键问题。根据膜污染的原因,寻求延缓膜污染,快速恢复膜通量的方法,成为推广MBR技术的关键所在。絮凝剂的投加可以人为地改善反应器内的活性污泥混合液的性质,去除溶液中的悬浮颗粒、有机和无机胶体、无机盐等,达到降低污染负荷的目的。但目前的研究缺少不同种类的絮凝剂对膜污染减缓程度的对比研究,而且也缺少从理化性质方面考察絮凝剂对活性污泥的研究。为了探索何种絮凝剂对减缓膜污染较为适用,絮凝剂的作用机理又是如何,本文从单体金属盐类,无机聚合物和有机高分子聚合物三类中选择了最常用的三种絮凝剂氯化铁（FeCl3）聚合氯化铝（PAC）壳聚糖（Chitosan）进行对比研究。试验结果发现,PAC的投量为300mg/L时,混合液的比阻力降低了80%,污泥脱水性能明显改善。Chitosan和FeCl3对活性污泥脱水性能的改善效果比PAC小, Chitosan在剂量达到100mg/L时,比阻力基本达到稳定状态。FeCl3的投加量为100mg/L时,比阻力介于Chitosan和PAC之间,随着其投量的增加,污泥比阻有逐渐增大的趋势。所以,Chitosan和FeCl3的最佳投量都确定为100mg/L。三种絮凝剂对活性污泥的理化性质均有一定影响,其中PAC对活性污泥可过滤性的改善性能最好,PAC使活性污泥的污泥比阻减少80%,平均粒径增大了53%,上清液TOC含量降低了63%,EPS含量增加平缓。建议采用PAC改善活性污泥理化性质,以减缓活性污泥对膜的污染速率,延长膜的使用寿命。膜的清洗试验发现,在膜组件的最初1-4次清洗时,采用化学药剂浸泡基本不起作用,水力清洗是有效的清洗方法。随着清洗次数的增加,水冲洗的效果愈来愈不显著,加大NaClO的浓度至0.02%,H2SO4的浓度至0.5%,延长浸泡的时间至1h,可以使膜通量恢复率达到80%以上。所以,采用水冲洗和化学清洗相结合的方法,清洗效果良好,使膜污染得到较好的控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 MBR 及膜污染控制
• 1.1.1 膜的定义与分类
• 1.1.2 膜过滤及膜污染原理
• 1.1.3 膜生物反应器处理技术
• 1.1.4 膜生物反应器的工业化
• 1.1.5 膜污染控制方法
• 1.1.6 混合液的组分和性质对膜污染的影响
• 1.2 絮凝剂对膜污染的减缓作用
• 1.2.1 絮凝剂的种类及应用
• 1.2.2 絮凝剂对膜污染的减缓作用
• 1.3 研究目的及内容
• 第二章 污泥比阻试验
• 2.1 污泥比阻的含义及与膜污染的关系
• 2.2 试验装置与材料
• 2.2.1 试验装置
• 2.2.2 絮凝剂
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 活性污泥培养
• 2.3.2 污泥比阻的测定
• 2.3.3 污泥比阻的算法
• 2.4 结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 絮凝剂对膜污染过程的影响研究
• 3.1 试验装置与材料
• 3.1.1 膜生物反应器
• 3.1.2 膜材料
• 3.1.3 试验用水
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 过滤期
• 3.2.2 平均粒径
• 3.2.3 胞外聚合物（EPS）
• 3.2.4. 总有机碳 TOC
• 3.3 试验结果
• 3.3.1 过滤期试验
• 3.3.2 平均粒径
• 3.3.3 上清液总有机碳含量（TOC）
• 3.3.4 胞外聚合物（EPS）
• 3.4 本章小结
• 第四章 膜的清洗试验研究
• 4.1 清洗试验方法
• 4.2 试验结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文