微纳米曝气生物膜反应器处理农村生活污水研究

【摘要】：农村生活污水处理问题愈演愈烈,不同于城市生活污水处理工艺,农村生活污水处理工艺需结合实际情况进行选择。文章选择生物法处理农村生活污水,主要进行了生物膜反应器填料的比选工作,并使用微纳米曝气方式改良生物膜反应器研究工艺。 实验研究4种填料对生物膜反应器处理农村生活污水的影响,进行实验选取最适合农村生活污水特性的填料优化反应器性能。研究表明,使用碳素纤维填料的反应器处理效果最佳,第5h时COD消化完全、NH4+-N去除率为92.3%,菌胶团生长均匀,结构多沟渠利于传质。这4种填料对污水中COD、NH4+-N的去除效果强弱顺序是,碳素纤维填料组合填料海绵填料立体网状填料。 在选择合适填料的基础上,使用紫外光谱等先进仪器,监测在不同条件下污水在反应过程中有机物变化过程,以期为工艺运行方式的优化和有机物特性的快速表征奠定基础。试验结果显示,微纳米曝气生物膜反应器的最适宜水力停留时间为12h,填料布设2-4条,有机负荷COD选取500mg/L左右较为适合,污水处理达到最佳处理效果。 同步荧光光谱及三维荧光光谱结果分析显示,两种曝气方式处理的污水在类蛋白质区及类富里酸区域出现明显的特征峰。普通曝气的生物膜类蛋白质物质不断减少,类富里酸物质略有增长但变化不大,说明普通曝气方式对简单有机物有较好的分解作用,对大分子的富里酸物质效果较差。微纳米曝气的生物膜反应器内两种物质都不断增长,表明微纳米曝气条件可以提高处理污水中DOM的含量,提升污水的可生化性能。紫外可见吸收光谱验证了荧光光谱的结论。 本工艺在试验过程中遇到最大的问题:对磷的去除效果远远低于预期。根据各方面的分析可知,导致生物膜反应器TP去除率较低的原因为:反应器内反应温度过高,反正过程DO浓度居高不下,进水中氨氮含量过高,污泥量过少及其大量溶解所致 【关键词】：生物膜反应器 填料 纳米曝气 碳素纤维
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 引言12-24
• 1.1 研究背景12-18
• 1.1.1 我国农村污水污染概述12-13
• 1.1.2 生物膜反应器对污染物质去除效率差异13-14
• 1.1.3 生物膜反应器对污染物质脱除机理14-15
• 1.1.4 生物膜反应器工艺优化措施15-18
• 1.2 微纳米曝气维生物膜反应器的设计及其应用18-20
• 1.2.1 微纳米气泡的介绍18
• 1.2.2 微纳米曝气强化气液传质的作用机理18
• 1.2.3 微纳米曝气技术促进氧化的作用机理18-19
• 1.2.4 微纳米曝气的技术特征19
• 1.2.5 成功实例19-20
• 1.3 微纳米填料碳素纤维生态草的性质及特征20-21
• 1.3.1 碳素纤维填料对污染物的吸附性能及特点20-21
• 1.3.2 碳素纤维膜生物膜的作用机理分析21
• 1.3.3 碳素纤维生物膜反应器的设计21
• 1.4 研究内容和意义21-24
• 1.4.1 研究内容21-22
• 1.4.2 研究意义22-24
• 第二章 序批式生物膜反应器处理农村生活污水的填料对比研究24-34
• 2.1 材料与方法24-26
• 2.1.1 实验设计24-25
• 2.1.2 材料与方法25
• 2.1.3 填料的选择25-26
• 2.1.4 分析项目与方法26
• 2.2 结果与讨论26-33
• 2.2.1 DO 与pH 值变化分析26-27
• 2.2.2 COD 变化分析27-28
• 2.2.3 氮素变化分析28-30
• 2.2.4 微生物附着情况分析30-33
• 2.3 结论33-34
• 第三章 微纳米曝气生物膜反应器的工艺研究34-41
• 3.1 材料与方法34-36
• 3.1.1 试验装置34-35
• 3.1.2 试验用水35
• 3.1.3 接种污泥35
• 3.1.4 试验填料35-36
• 3.2 试验启动36
• 3.2.1 污泥培养与驯化36
• 3.2.2 反应器挂膜36
• 3.2.3 加入待处理污水试运行36
• 3.3 紫外光谱分析方法36-37
• 3.4 最佳工艺的确定37-39
• 3.4.1 水力停留时间（HRT）的确定37-38
• 3.4.2 填料数量的影响38
• 3.4.3 有机负荷的确定38-39
• 3.5 结论39-41
• 第四章 微纳米曝气生物膜反应器处理污水过程中 DOM 变化分析41-52
• 4.1 分析项目与方法41
• 4.1.1 溶解性有机碳分析41
• 4.1.2 荧光光谱分析41
• 4.2 有机物变化分析41-42
• 4.3 同步荧光光谱分析42-44
• 4.4 三维荧光光谱分析44-47
• 4.5 紫外可见光谱47-50
• 4.5.1 SUVA28047-48
• 4.5.2 SUVA25448
• 4.5.3 E253/E20348-49
• 4.5.4 A226~40049-50
• 4.6 电镜扫描分析50
• 4.7 结论50-52
• 第五章 生物膜反应器除磷分析52-54
• 第六章 结果与展望54-56
• 6.1 结果54-55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-62
• 硕士期间发表（含录用）的学术论文62

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