非织造布膜生物反应器处理生活污水研究

【摘要】：膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理技术有机结合的一种污水处理新技术，具有工艺流程简单、占地面积小、出水水质好、自动化程度好、剩余污泥产生量少等优点，该项技术经过了几十年的发展，其应用领域不断扩大，已经引起了人们广泛地关注。但制约膜生物反应器大范围推广应用的主要因素之一是膜过滤组件的高造价问题，膜生物反应器目前基本处于一种高性能高价格的局面。本试验研究应用廉价的过滤组件—非织造过滤布代替目前的中空纤维膜进行生活污水的处理，试验所使用的非织造布为国内企业加工生产，价格便宜，为现在中空纤维膜市场价格的1／30左右。 本文通过试验研究，考察了非织造布膜生物反应器对模拟生活污水的处理效果，获得了满意的效果。出水的各项指标都符合我国生活杂用水水质标准(出水细菌总数略高，需要额外进行消毒处理)，其中：SS可以全部去除，COD＜20mg／L，BOD_5＜10mg／L，NH_4~+-N＜1.5mg／L。 为了得到非织造布膜生物反应器的设计参数，以便在实际工程中推广应用，本文比较了作为过滤介质的不同孔径的非织造布处理生活污水的效果，同时结合影响非织造布膜生物反应器处理效果的因素和维持其长期稳定运行的因素，通过理论分析与试验研究，得到了非织造布膜生物反应器在应用于生活污水处理的主要设计参数为： (1) 本试验条件下，非织造布膜生物反应器在重力自流条件下，3μm非织造布和0.2μm、5μm非织造布相比较，更具有实用推广性。3μm非织造布在本试验中，重力自流的临界压力为30cm水柱左右，临界通量为10 L／m~2·h左右。在重力自流条件下，按目前膜生物反应器通用流量运行条件下，非织造布流量衰减严重； (2) 本试验条件下，依靠泵抽吸间歇性出水的非织造布膜生物反应器，水力停留时间HRT不得小于5.4h，建议取6h；非织造布膜生物反应器内的活性污泥浓度MLVSS不宜超过9000mg／L，最佳排泥时间确定在45天。 制约膜生物反应器发展的另一大问题就是膜污染问题，在本文研究的非织造布膜生物反应器，该问题同样存在。针对非织造布的污染堵塞，影响非织造布通量衰减的问题，本试验试图从非织造布膜生物反应器的操作条件(控制曝气强度、反应器内污泥浓度、重力自流时的操作压力、泵抽吸出水的间歇运行时间等)入手，找出操作条件对非织造布污染的影响规律，从而通过控制操作条件，尽量延长非织造布膜污染的周期，试验中获得了一些有价值的结论。 本文中对非织造布污染的机理以及非织造布污染后的清洗方法也进行了研究探讨，试验结果表明，中空纤维膜生物反应器膜污染主要是因为膜表面的滤饼层引起的，而非 【关键词】：非织造布 膜生物反应器 生活污水 膜污染
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-30
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 国内外膜生物反应器研究进展13-29
• 1.2.1 膜生物反应器的分类13-16
• 1.2.2 膜生物反应器工艺的研究及应用进展16-20
• 1.2.3 影响膜生物反应器工艺应用发展的因素20-29
• 1.3 本课题的选题意义及内容29-30
• 1.3.1 研究意义29
• 1.3.2 研究内容29-30
• 2 重力自流式非织造布膜生物反应器处理生活污水的研究30-44
• 2.1 重力自流式非织造布膜生物反应器的试验装置与方法30-34
• 2.1.1 非织造布过滤介质30-32
• 2.1.2 非织造布过滤机制32-33
• 2.1.3 试验装置33
• 2.1.4 试验用水33-34
• 2.2 非织造布膜生物反应器的试验效果34-43
• 2.2.1 非织造过滤布孔径的选择与分析34-36
• 2.2.2 3μm非织造布膜生物反应器的试验效果36-40
• 2.2.3 0.2μm和5μm非织造布膜生物反应器的试验效果40-43
• 2.3 本章小结43-44
• 3 抽吸式非织造布膜生物反应器处理生活污水的研究44-74
• 3.1 概述44
• 3.2 材料和方法44-46
• 3.2.1 试验装置44-45
• 3.2.2 试验用水45
• 3.2.3 试验分析项目及方法45-46
• 3.3 反应器运行条件试验研究46-55
• 3.3.1 反应器运行条件的确定46-47
• 3.3.2 反应器运行条件的试验结果分析47-49
• 3.3.3 反应器试验运行条件的确定49-50
• 3.3.4 反应器运行结果分析50-55
• 3.4 抽吸式非织造布(3μm)膜生物反应器处理生活污水研究55-65
• 3.4.1 水力停留时间(HRT)的确定55-57
• 3.4.2 水力停留时间(HRT)对处理生活污水效果的影响57-59
• 3.4.3 非织造布膜生物反应器中活性污泥量的确定59-63
• 3.4.4 非织造布膜生物反应器运行过程中活性污泥情况63-65
• 3.5 抽吸式非织造布(3μm)膜生物反应器对生活污水的处理效果65-73
• 3.5.1 对有机物的去除效果66-68
• 3.5.2 对氮的去除效果68-72
• 3.5.3 非织造布膜生物反应器内生物相的变化72-73
• 3.6 本章小结73-74
• 4 非织造布膜生物反应器膜污染机制与控制研究74-102
• 4.1 非织造布膜生物反应器膜污染机制74-80
• 4.1.1 膜的过滤机制与膜污染机制的关系74-77
• 4.1.2 膜生物反应器中膜污染机理77-80
• 4.2 非织造布膜生物反应器膜污染过程的研究与分析80-89
• 4.2.1 重力自流式非织造布膜生物反应器膜污染分析81-87
• 4.2.2 间歇抽吸式非织造布膜生物反应器膜污染分析87-89
• 4.3 非织造布膜生物反应器污染影响因素分析89-95
• 4.3.1 EPS对非织造布污染的影响90-91
• 4.3.2 SMP对非织造布污染的影响91-93
• 4.3.3 活性污泥浓度对非织造布污染的影响93-94
• 4.3.4 EPS对SMP、污泥混合液粘度的影响94-95
• 4.4 非织造布膜生物反应器非织造布污染的防治措施95-100
• 4.4.1 空曝气对非织造布污染的效果95-97
• 4.4.2 水力清洗和机械擦洗相结合对非织造布污染的效果97-100
• 4.4.3 化学清洗对非织造布污染的效果100
• 4.5 本章小结100-102
• 5 非织造布膜生物反应器和中空纤维膜生物反应器处理生活污水性能的比较分析102-111
• 5.1 中空纤维膜生物反应器试验装置102
• 5.2 处理效果与运行情况比较分析102-110
• 5.2.1 有机物处理效果102-104
• 5.2.2 NH_4~+-N处理效果104-105
• 5.2.3 中空纤维膜与非织造布膜污染机制分析比较105-109
• 5.2.4 中空纤维膜和非织造布的清洗109
• 5.2.5 经济成本分析109-110
• 5.3 本章小结110-111
• 6 结论、创新点与建议111-114
• 6.1 结论111-112
• 6.2 创新点112-113
• 6.3 建议113-114
• 参考文献114-121
• 攻读博士学位期间发表论文情况121-122
• 致谢122-123

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