复合膜生物反应器处理生活污水研究

【摘要】： 本文应用复合膜生物反应器装置对生活污水的处理进行了试验研究。复合膜生物反应器,是在活性污泥生物反应器中部分安装填料并结合膜分离装置构成的。该反应器结合了活性污泥和生物膜法两种工艺的特性,利用悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜共同承担生物降解的作用,同时在反应器内安置了材质为聚偏氟乙烯(PVDF)、孔径为0.2μm的淹没式微滤(MF)膜组件,以达到固液分离的目的。 试验结果表明,复合膜生物反应器系统出水水质较好且比较稳定,对有机物有很好的去除效果。系统CODcr出水为8.8mg/L-22.2mg/L,平均值为15.4 mg/L,去除率为95%左右。系统BOD_5出水为7.3-10.1mg/L,平均值为8.7mg/L,去除率为96%左右。通过对DO和HRT变化的分析,发现复合膜生物反应器对有机物的去除受DO浓度的影响较大,控制DO在1.5mg/L-4mg/L时,系统对CODcr的去除效率较高,且受DO的影响较小,但当DO为0.5mg/L时,系统对CODcr的去除效率急剧降低。复合膜生物反应器的HRT也影响着系统对有机物的去除率,在HRT为1h左右时,系统对CODcr的去除率最低,随HRT的延长,去除率逐渐上升,在HRT在3h以上时,系统对CODcr的去除率受HRT的影响逐渐减弱,根据试验分析,本系统选择用的HRT为5h。 通过试验结果发现,复合膜生物反应器系统也具有良好的脱氮除磷功效。该系统对污水中NH_3-N和TN有较高的去除率,分别达到了97%和78%。这是因为生物膜内部可以形成很大范围的厌(缺)氧区域,有利于反硝化的顺利进行,提高了脱氮效果;试验结果表明系统对污水中NH_3-N和TN的去除率受DO的影响较大,系统DO为0.5mg/L时,系统对NH_3-N和TN的去除效率急剧降低,但系统DO在1-2mg/L之间时,膜生物反应器对NH_3-N和TN的去除率均较高,分别达96%和80%以上,发生了同时硝化反硝化现象。当系统DO在2mg/L以上时,系统对NH_3-N的去除效率基本不受DO的影响,处理效率较高。而系统对TN的去除效率却随着DO浓度的增加而略微减少,在系统DO为4mg/L时,总氮的去除率降为66%。通过本试验得出,在系统DO为1-2mg/L为最佳值。通过试验研究HRT的变化对脱氮的影响,发现其最适宜的HRT为5-8h,此时,氨氮和总氮平均去除率为96%和77%。同时发现当HRT过短时,NH_3-N的去除效果不明显,也影响了反硝化的去除效果。当HRT过长时,由于F/M值开始显著降低,影响了系统中生物能获取的营养,部分生物因得不到足够的营养而死亡,污泥浓度有所下降,其中硝化细菌和反硝化细菌所受影响较为显著,使得脱氮效果下降。由于填料内部的厌氧微生物、膜的过滤作用、以及微生物对磷生态需求三方面的因素,系统对总磷有一定的去除效果。其系统出水总磷浓度在0.9mg/L-2.1mg/L之间,去除率在58%-82%之间。 在试验运行过程中发现,膜较易受污染,造成膜通量下降,甚至造成膜无法继续使用。论文对膜污染物产生的原因及规律进行了阐述研究,并讨论了减缓膜污染的七条有效措施。试验发现,在保持膜通量不变的情况下,膜装置在工作一段时间后,操作压力也会越来越高。通过物理和化学清洗一定程度上能恢复膜组件的性能,延长膜组件使用寿命,使得膜元件的污染得以改善。 【关键词】：生活污水 复合膜生物反应器 膜分离 膜污染及膜清洗 脱氮除磷
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 课题的提出12-15
• 1.2 膜生物反应器的分类和特点15-19
• 1.2.1 分置式膜活性污泥反应器17-18
• 1.2.2 一体式膜活性污泥反应器18
• 1.2.3 复合式膜生物反应器18-19
• 1.3 膜生物反应器的应用和发展现状19-24
• 1.3.1 国外膜生物反应器工艺的研究及应用情况19-22
• 1.3.2 国内膜技术发展历程及膜生物反应器工艺研究进展22-24
• 1.4 本研究的目的和主要内容24-26
• 1.4.1 研究目的24-25
• 1.4.2 研究内容25-26
• 第二章 试验方案及试验装置的设计与启动26-32
• 2.1 试验方案26-30
• 2.1.1 试验装置流程设计27-28
• 2.1.2 试验用水及试验仪器28-29
• 2.1.3 项目分析方法29-30
• 2.1.4 试验数据的处理30
• 2.2 试验装置的启动和运行30-32
• 2.2.1 试验装置的污泥的接种与培养驯化30
• 2.2.2 试验装置中工艺运行参数30-32
• 第三章 复合膜生物反应器对生活污水有机物的处理效果及研究32-40
• 3.1 膜生物反应器对生活污水有机物(COD_(CR),BOD_5)处理机理32
• 3.2 复合膜生物反应器对生活污水有机物(COD_(CR),BOD_5)处理效果及分析32-35
• 3.2.1 复合膜生物反应器对生活污水有机物COD_(cr)处理效果及分析33-34
• 3.2.2 复合膜生物反应器对生活污水有机物BOD_5处理效果及分析34-35
• 3.3 复合膜生物反应器中处理有机物过程中滤膜的作用35
• 3.4 复合膜生物反应器对有机物去除影响因素35-38
• 3.4.1 DO对有机物去除率的影响35-36
• 3.4.2 HRT对有机物去除率的影响36-38
• 3.5 复合式膜生物反应器微生物的特点38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 复合膜生物反应器对生活污水中氨氮和总氮处理效果及研究40-54
• 4.1 复合膜生物反应器处理生活污水生物脱氮原理处理机理40-46
• 4.1.1 传统生物脱氮原理40-41
• 4.1.2 近年来新的脱氮理论41-45
• 4.1.3 MBR膜生物反应器脱氮理论45-46
• 4.2 复合膜生物反应器处理生活污水氨氮效果及分析46-47
• 4.3 复合膜生物反应器处理生活污水总氮效果及分析47-48
• 4.4 DO对生活污水处理氨氮效果及分析48-49
• 4.5 DO对生活污水处理总氮效果及分析49-50
• 4.6 HRT对生活污水处理氨氮和总氮效果及分析50-52
• 4.7 本章小结52-54
• 第五章 复合膜生物反应器对生活污水磷处理效果及研究54-58
• 5.1 复合膜生物反应器处理生活污水生物除磷处理机理54
• 5.2 膜生物反应器生物除磷的效果及分析54-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第六章 膜生物反应器中膜污染和防止58-66
• 6.1 膜污染物及规律的研究58-59
• 6.2 减缓膜污染的有效措施59-61
• 6.2.1 进料前的预处理59
• 6.2.2 反应器中混合液性质的改进59-60
• 6.2.3 操作方式的优化60
• 6.2.4 曝气作用和错流过滤60-61
• 6.2.5 降低膜面受到的平均压力61
• 6.2.6 膜自身特性的改进(材料)61
• 6.2.7 膜组件结构的优化61
• 6.3 膜生物反应器膜的清洗61-62
• 6.3.1 物理清洗62
• 6.3.2 化学清洗62
• 6.4 试验中对膜污染的研究和分析62-64
• 6.5 本章小结64-66
• 第七章 结论与建议66-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文77

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