膜法富氧—外置式膜生物反应器特性研究

论文摘要

强化O2在废水处理中的溶解度及总传质系数是提高好氧生物处理技术效能的重要课题之一。本文采用富氧膜法制备O2体积浓度为28.8%的富氧气作为曝气源,研究了富氧气在水中的传质特性,考察了富氧气曝气对有机物降解的效果,研究了进料浓度、曝气量等因素对生物反应器效能的影响。结果表明,富氧曝气的生物降解效能显著高于空气曝气,并且存在最佳的反应时间及气体用量。本研究范围内,富氧曝气时O2总传质系数是空气曝气的1.3倍;4060min为效能最大化的反应时间;污水浓度越高,富氧曝气的优势越明显。通过与外置式膜生物反应器组合后连续10天运行,水力停留时间比空气曝气缩短近1/3,进水COD为450～700mg·L-1,出水COD<20mg·L-1,去除率>95%;出水NH3-N<2mg·L-1,去除率>90%。出水无色无味,SS未检出,浊度<0.1NTU。表明富氧气曝气能显著提高生物反应器的效能。中试试验采用内径为2mm聚醚砜（PES）中空纤维膜制作的RMBR,长期稳定运行而未出现堵塞。增加跨膜压差（TMP）可以增加膜通量,当TMP超过适宜值后表现出通量与TMP无关的特性。提高膜面流速可以削弱污染层的形成,当超过适宜流速后也表现出通量与流速无关的特性。不同的污泥浓度（MLSS）存在适宜的TMP和适宜的膜面流速:当MLSS为2.2g·L-1、3.1g·L-1、4.6g·L-1时,适宜的TMP为100kPa、80kPa、60kPa,膜面流速为0.6～0.9m·s-1。合适的反冲洗周期为40min,较佳的反冲洗程序为60s反洗+15s正向冲洗。反冲洗和化学清洗可分别使膜的通量恢复至新膜的78%和89%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 水资源现状
• 1.2 膜生物反应器概况
• 1.2.1 膜生物反应器的分类
• 1.2.2 膜生物反应器的工艺特点
• 1.2.3 膜生物反应器的发展
• 1.2.4 膜生物反应器应用现状
• 1.2.5 膜生物反应器存在的问题
• 1.2.6 膜生物反应器的应用前景
• 1.3 膜法富氧概况
• 1.3.1 膜法富氧技术及其应用于污水曝气简介
• 1.3.2 富氧技术在污水处理中的应用概况
• 1.4 射流器研究进展
• 1.5 膜的污染与防治
• 1.6 立题依据及意义
• 第二章 膜法富氧曝气特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 主要材料和方法
• 2.2.1 主要材料和设备
• 2.2.2 分析检测方法
• 2.3 膜法富氧清水充氧曝气试验
• 2.3.1 膜法富氧射流曝气充氧试验流程及试验方法
• 2.3.2 清水充氧曝气试验结果与讨论
• 2.4 膜法富氧污水曝气试验
• 2.4.1 污泥培养及训化
• 2.4.2 膜法富氧污水曝气试验流程及试验方法
• 2.4.3 间歇式富氧曝气的生化降解试验结果与讨论
• 2.5 连续式富氧曝气运行对RMBR 生化处理效果研究
• 2.6 结论
• 第三章 膜过程特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 主要材料及设备
• 3.2.2 分析检测方法
• 3.2.3 分置式膜生物反应器试验流程及方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 温度对RMBR 出水通量影响
• 3.3.2 跨膜压差对RMBR 通量影响
• 3.3.3 膜面流速对RMBR 通量影响
• 3.3.4 污泥浓度对RMBR 稳定通量的影响
• 3.4 结论
• 第四章 膜污染及清洗
• 4.1 引言
• 4.2 超滤膜的阻力
• 4.2.1 阻力模型
• 4.2.2 膜的清水压力通量关系
• 4.2.3 压力对膜阻力的影响
• 4.2.4 膜面流速对膜阻力的影响
• 4.2.5 污泥浓度对膜污染的影响
• 4.3 膜的反冲洗
• 4.3.1 膜的最佳反冲洗周期
• 4.3.2 膜的最佳反冲洗持续时间
• 4.4 膜的化学冲洗
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文