嗜盐菌—改性烧结膜联用技术处理含盐生活污水的效能研究

【摘要】：随着工业以及海水利用的发展，出现了越来越多的含盐废水，由于该类废水难以处理，已成为不可忽视的污染源。膜生物反应器近年来应用于含盐废水处理中产生了很好的效果。但是，利用膜生物反应器处理含盐废水还面临一些问题：如活性污泥难以驯化以及就是膜易污染，难于清洗等。因此，为了强化MBR对含盐废水的处理，本研究首次提出了嗜盐菌—改性烧结膜联用工艺，并研究了该工艺的废水的处理效果。该工艺主要从两方面对膜生物反应器进行了改进：一方面是驯化、筛选嗜盐菌，将其投入到膜生物反应器中；另一方面是使用改性超高分子量聚乙烯烧结膜代替传统的膜组件。 首先从MBR工艺培养驯化出的耐盐活性污泥中分离出7株优势耐盐菌，命名为NY1，NY2…NY7。菌株NY6在盐度为0～6%的情况下受盐度的影响较小，并且在盐度为2%时COD去除率较高，因此选择对NY6进行进一步的生理生化鉴定和16s rDNA序列同源性分析，试验结果表明：NY6属于Bacillus，并且与Bacillus aerius具有最近的同源性，相似性为99%。由于菌株NY6的最适盐度为2%，因此，该菌株为轻度嗜盐菌。通过生长因子影响实验可以得出NY6的最适pH为6，最适温度为37℃，最适C:N:P为100:5:1，最适碳源为葡萄糖。并对该菌株进行了耐盐机理的初步研究，当废水中的盐度小于2%时，该菌株主要通过积累大量的K+来抵抗外界的高渗环境。当废水中盐度大于2%时，该环境不适合菌株NY6生长，则该菌株主要通过产生大量的芽孢抵抗外界不良环境。 其次是对用于膜生物反应器的膜组件进行改进，本实验主要利用改性超高分子量聚乙烯（UHMWPE）烧结膜替代传统的膜组件，以提高抗污染性能。为了得到过滤效果最好以及抗压能力强的改性烧结膜，本研究针对改性烧结膜的过滤效果和抗压能力分别进行了表征。首先分别制得60目，120目，200目三种不同粒径UHMWPE烧结膜，通过扫描电镜观察，UHMWPE粒径为200目的烧结膜具有的最小孔径，孔径为1～50μm。因此，主要针对粒径为200目的UHMWPE烧结膜进行改性。通过扫描电镜观察，经过纳米二氧化硅改性的烧结膜的膜孔显著减小，而经过活性碳改性的烧结膜的膜孔并未有明显化。为了进一步确定改性烧结膜的过滤效果。本实验同时测定了未改性以及改性后的几种膜的过滤精度，结果表明，经过纳米SiO2改性，UHMWPE粒径为200目的烧结膜过滤精度最高。其次本实验测定了不同种膜的抗压强度，经过测试，壁厚为23mm，UHMWPE颗粒粒径为200目的纳米二氧化硅改性烧结膜的具有最高的抗压强度。因此本实验选择壁厚（B23），粒度200目的纳米二氧化硅改性烧结膜作为嗜盐菌—烧结膜联用膜生物反应器的膜组件。 最后将分离出的菌株NY6扩大培养，并投加到膜生物反应器的活性污泥中。利用经过改性后的烧结膜组件替代传统膜组件，制成嗜盐菌—改性烧结膜联用膜生物反应器。反应器经过两个月的运行其COD、氨氮和BOD5的去除率均达到稳定分别达到92.8％、74%和96%，与传统膜生物反应器相比有明显的提高。 【关键词】：含盐废水 膜生物反应器 轻度嗜盐菌 烧结膜
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 水资源现状与含盐废水的产生11-12
• 1.1.1 水资源现状11
• 1.1.2 含盐废水的产生11-12
• 1.2 含盐废水的国内外生物处理研究现状12-17
• 1.2.1 国内研究现状13-15
• 1.2.2 国外研究现状15-17
• 1.3 膜生物反应器17-26
• 1.3.1 膜生物反应器的发展历程17-19
• 1.3.2 膜生物反应器的优缺点19-20
• 1.3.3 盐度对膜生物反应器的影响20-21
• 1.3.4 膜生物反应器处理含盐废水的改进21-26
• 1.4 研究烧结膜以及耐盐芽孢杆菌的目的、意义以及内容26-27
• 1.4.1 课题研究的目的以及意义26
• 1.4.2 研究内容26-27
• 第2章 实验材料和方法27-39
• 2.1 实验材料和药品27-28
• 2.1.1 菌体来源27
• 2.1.2 培养基27-28
• 2.2 实验装置28-31
• 2.2.1 传统膜生物反应器装置28-29
• 2.2.2 膜合成设备29
• 2.2.3 膜表征设备29
• 2.2.4 膜通量测定仪器29-30
• 2.2.5 耐盐菌-烧结膜联用膜生物反应器30-31
• 2.3 试验方法31-38
• 2.3.1 传统膜生物反应器的运行与分析31-32
• 2.3.2 微生物的分离、纯化以及生理生化鉴定32-37
• 2.3.3 烧结膜的制备、改性以及表征37-38
• 2.3.4 耐盐菌-烧结膜联用膜生物反应器的运行38
• 2.4 本章小结38-39
• 第3章 微生物的分离与鉴定39-49
• 3.1 引言39-40
• 3.2 普通膜生物反应器的运行情况40
• 3.3 微生物的分离纯化及生理生化鉴定40-46
• 3.3.1 活性污泥的预处理40-41
• 3.3.2 富集和分纯41
• 3.3.3 菌株的优选41-42
• 3.3.4 菌株 NY6 的生长曲线42-43
• 3.3.5 菌株的生理生化鉴定43
• 3.3.6 菌株 NY6 序列的测序43-44
• 3.3.7 进化树分析44-46
• 3.4 菌株生长参数的初步研究46
• 3.5 耐盐机理的初步研究46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 烧结膜的制作改性以及表征49-64
• 4.1 引言49
• 4.2 烧结膜以及改性烧结膜的制作49-50
• 4.3 烧结膜微结构的表征50-62
• 4.3.1 普通膜的 SEM 分析50-51
• 4.3.2 改性膜的 SEM 分析51-52
• 4.3.3 膜的 EDS 分析52-54
• 4.3.4 烧结膜的过滤精度的测试54-55
• 4.3.5 烧结膜的机械强度表征55-61
• 4.3.6 耐盐菌—改性烧结膜联用技术处理含盐生活污水的研究61-62
• 4.4 结论62-64
• 结论64-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果71-72
• 致谢72

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