利用丝状菌和膜分离技术处理生活污水

【摘要】： 活性污泥法是一种有效且极具发展潜力的污水处理技术,但是,不论哪一种改进的活性污泥工艺,污泥膨胀现象一直是困扰人们的难题之一。现在,由于膜分离技术的发展,污泥膨胀问题得到了很好地解决。 本实验的目的在于在膜生物反应器中发生丝状菌膨胀的情况下,考察在不同条件下,反应器对COD、氨氮等污染物的去除效果,以及污泥膨胀的过程和污泥的性状;并考察膜污染的影响。根据实验结果,找出不同污泥膨胀情况下的优化操作条件。 本实验采用一体式膜-生物反应器,为有机玻璃制作的长方型容器,在反应器底部采用穿孔管进行曝气,其正上方装有中空纤维膜组件,通过曝气一方面使反应器中的活性污泥混合液维持一定的循环流动速度,形成对膜表面的冲刷,以减轻活性污泥在膜表面的沉积;另一方而供给微生物分解污水中有机物所需的氧气。原水从反应器顶部进入,在反应器内充分反应后,在负压作用下由膜组件过滤出水。 通过实验得出主要结论如下: 1.活性污泥易在低负荷下发生膨胀现象。在本实验中,当负荷在0.05kgCOD/kgMLSS·d时,发生了污泥膨胀现象。 2.在进水负荷较高(本实验为0.40kgCOD/kgMLSS·d)并且N、P极度缺乏的情况下,会发生污泥膨胀。在试验过程中,膜的分离截留作用使生长缓慢的硝化细菌大量滞留在反应器内,使膜生物反应器对NH_3-N具有很高的去除效果。 3.在进水负荷为高负荷状态(本实验为0.40kgCOD/kgMLSS·d)下,DO浓度不足时,DO往往成为菌胶团生长的限制因素,而丝状菌大量繁殖,形成低DO膨胀。 4.低pH值是引发污泥膨胀的重要原因。一般认为,反应池pH值为6.5～8.0时,可以得到沉降性能良好的污泥;当pH值低于6.0时,丝状菌就会变为优势菌属。本实验中pH值降低至4.0时,发生了污泥膨胀现象。 5.丝状菌的增殖是诱发污泥膨胀的根本原因。在低负荷、营养物不平衡、低DO、低PH值条件下,丝状菌在和菌胶团的竞争中都具有优势,活性污泥法在上述任何一个条件都会为丝状菌生长提供有利的环境使其大量增殖而产生污泥膨胀。 6.随着污泥膨胀的发生,丝状菌大量生长,其伸展的细丝互相交错,形成具有网状结构的絮凝体,在污泥的沉降过程中,对上升的水流起到了过滤的作用,吸附拦截污水中的细小颗粒和游离细菌,所以,在试验过程中,上清液十分澄清,丝状菌对污染物的去除效率较高。在污泥丝状菌膨胀后,系统COD去除率仍能保持较高水平,一方面是由于丝状菌的生物降解作用,一方面是由于膜的固液分离作用,这说明膜对污染物质的截留作用在一定程度上保持了系统运行的稳定性,降低了出水悬浮物浓度,提高了出水水质。 7.随运行时间的延长,H都呈现增加趋势,即需要较大的压差,来满足流量的要求。一般情况下,在反应器的启动阶段膜污染较缓慢,在反应器的稳定运行阶段,膜污染较快。这是因为,在稳定运行阶段,丝状菌大量生长,此结果间接反映出污泥膨胀期的膜污染程度,说明丝状菌对膜污染有较大的影响,这一方面是丝状菌较大的比表面积造成的,另一方面与丝状菌分泌粘液的生理生化特性有关。 【关键词】：污泥膨胀 膜-生物反应器 丝状菌 膜污染
【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
• ABSTRACT6-13
• 第一章 概论13-16
• 1.1 研究背景13-15
• 1.1.1 我国水环境形势13
• 1.1.2 污泥膨胀的研究现状13-14
• 1.1.3 膜-生物反应器的研究现状14-15
• 1.2 研究内容和研究目的15-16
• 第二章 相关理论16-51
• 2.1 活性污泥膨胀相关理论16-36
• 2.1.1 活性污泥的组成与性质16
• 2.1.2 活性污泥膨胀的定义及特点16-17
• 2.1.3 污泥膨胀的危害和类型17-18
• 2.1.4 污泥沉降性能指标18-21
• 2.1.5 活性污泥中的微生物与污泥性能21-24
• 2.1.6 污泥膨胀的相关理论24-26
• 2.1.7 污泥膨胀的数学模型26-31
• 2.1.8 污泥膨胀的影响因素31-36
• 2.2 膜生物反应器概述36-49
• 2.2.1 膜生物反应器的基本构成和分类36-37
• 2.2.2 膜生物反应器的特点37-38
• 2.2.3 膜生物反应器膜的选择38-41
• 2.2.4 膜污染及防治41-44
• 2.2.5 MBR技术存在的问题及其研究进展44-46
• 2.2.6 关于微滤技术46-49
• 2.3 膜生物反应器中的丝状菌膨胀49-51
• 第三章 试验装置及试验方法51-56
• 3.1 试验装置51-53
• 3.2 污泥的培养与驯化及污水水质53-54
• 3.3 实验的运行与控制54-56
• 第四章 实验的结果与分析56-74
• 4.1 低有机负荷条件下的污泥膨胀及膜分离情况56-60
• 4.2 营养物质不平衡条件下的污泥膨胀及膜分离情况60-64
• 4.3 低DO条件下的污泥膨胀及膜分离情况64-67
• 4.4 低pH值条件下的污泥膨胀及膜分离情况67-70
• 4.5 膜污染与控制70-74
• 4.5.1 微滤膜堵塞机理70-72
• 4.5.2 抽吸压力变化规律72-74
• 第五章 结论与建议74-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间发表的学术论文目录82

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