膜曝气生物反应器（MABR）处理生活污水的研究

【摘要】：使用废水生物处理技术的100余年来，生物处理技术也在不断地发展进步。膜生物反应器是将膜技术与生物反应器组合使用的废水处理新工艺，近年发展迅速。膜曝气生物反应器(membrane aeration biofilm reactor，MABR)属于膜生物反应器的一种。 本课题对以煤基微孔碳管为组件的碳膜曝气膜生物反应器(MABR)处理生活污水进行实验研究。膜组件—微孔碳膜同时起到生物膜载体和无泡曝气的双重作用。其传质的特殊之处在于氧气和营养物分别从生物膜的两侧进入膜内，因而生物膜内部存在明显的溶解氧和底物的浓度梯度。这一特点使得MABR可以实现同步硝化反硝化(synchronous nitrification and denitrification，SND)。 本实验进行430d，对碳膜曝气膜生物反应器(MABR)脱氮和去除COD(chemical oxygen demand)的性能作考察。并分阶段对溶解氧(dissolved oxygen，DO)、碳氮比(C／N)、进水浓度、水力停留时间(hydraulic retention time，HRT)、曝气压力以及冲击负荷等参数对系统性能的影响进行了实验研究并取得了较好的结果。 研究表明，溶解氧为0.8mg·L~(-1)，HRT为8h，C／N为4～5的条件可以认为是本反应器的最佳操作参数，可以获得总氮(TN)的最佳去除效果，NH_3-N，TN和COD去除率分别为95.34％，83.50％和72.82％。NH_3-N的去除率随DO的升高而增大，去除率可达99.8％，但更高的溶解氧(＞1.6mg·L~(-1))对去除率影响甚微。C／N对反硝化率和生物膜传质有显著影响，过低则反硝化缺乏碳源，过高则传质困难。系统在较高进水负荷下性能稳定，对冲击负荷有很好的耐受力。对于持续0.5HRT的2倍冲击负荷始终保持原处理效果的90％以上，并在1 HRT之后完全恢复原处理效果。系统容积负荷可达到0.258kg NH_3-N m~(-3) d~(-1)，0.920kg COD m~(-3) d~(-1)。说明本MABR系统有良好的同步硝化反硝化的脱氮能力和较高负荷下的污水处理能力。同时，对碳膜的污染及其控制也做了一定研究。 【关键词】：曝气膜生物反应器 无泡曝气 同步硝化反硝化 脱氮
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-34
• 1.1 膜生物反应器9-13
• 1.1.1 膜生物反应器的分类9-10
• 1.1.2 膜材料10-12
• 1.1.3 膜组件12-13
• 1.2 传统生物膜法工艺13-17
• 1.2.1 生物膜的形成和特点13-14
• 1.2.2 生物膜的微生物相14-17
• 1.2.3 生物膜法工艺特点17
• 1.3 脱氮理论17-25
• 1.3.1 脱氮的基本理论和主要工艺形式17-22
• 1.3.2 硝化菌和反硝化菌22-24
• 1.3.3 影响脱氮作用的环境因素24-25
• 1.4 MABR的基本原理与研究现状25-31
• 1.4.1 无泡曝气25-27
• 1.4.2 异相传质27
• 1.4.3 分层结构27-29
• 1.4.4 MABR的应用研究现状29-31
• 1.5 同步硝化反硝化(SND)在MABR系统中的实现31-32
• 1.6 本课题研究目的与研究内容32-34
• 1.6.1 研究目的32
• 1.6.2 研究内容32-34
• 2 实验部分34-38
• 2.1 实验装置与实验水质34-35
• 2.1.1 实验装置34-35
• 2.1.2 实验水质35
• 2.2 实验仪器35
• 2.3 分析方法35-38
• 2.3.1 碳膜氧传递系数 KL的测定35-36
• 2.3.2 氮的测定(NH_4~+、NO_2~-、NO_3~-N及TN)36
• 2.3.3 化学需氧量(CODcr)的测定36
• 2.3.4 活性污泥浓度指标(MLSS，MLVSS)36-37
• 2.3.5 多糖的测定37
• 2.3.6 蛋白质的测定37-38
• 3 结果分析讨论38-59
• 3.1 碳膜氧传递系数 KL的测定38
• 3.2 系统的启动与稳定38-41
• 3.2.1 污泥驯化38-39
• 3.2.2 挂膜39
• 3.2.3 系统的稳定39-40
• 3.2.4 小结40-41
• 3.3 最佳运行参数实验41-48
• 3.3.1 溶解氧(DO)41-43
• 3.3.2 水力停留时间(HRT)43-44
• 3.3.3 碳氮比(C/N)44-47
• 3.3.4 小结47-48
• 3.4 处理高浓度 NH_3~-N废水的实验48-50
• 3.4.1 实验目的与方法48-49
• 3.4.2 实验结果与讨论49-50
• 3.5 抗冲击负荷实验50-52
• 3.5.1 实验目的与方法50-51
• 3.5.2 实验结果与讨论51-52
• 3.6 膜污染的预防与控制52-54
• 3.7 1μm 碳管的的实验54-55
• 3.8 纯氧曝气的实验55-56
• 3.9 搅拌与否对处理效果影响的实验56-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书65

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