基于缺氧/好氧膜生物反应器的分散聚居区污水处理及回用研究

【摘要】： 本论文是西部建筑科技重点实验室(筹)开发基金项目“分散聚居区污水处理及资源化技术研究”的专题之一。针对分散聚居区污水的特点,采用缺氧／好氧膜生物反应器试验装置,就其处理分散小区污水的工艺影响条件、膜污染及脱氮性能、处理试验及应用开发进行了研究。 缺氧／好氧膜生物反应器(A/O-MBR)是缺氧／好氧处理工艺与膜分离技术结合而成的新型污水处理及回用工艺。为使系统取得良好的运行效果,需找出影响试验运行的主要因素,并确定主次关系及最佳条件。本研究采用四组平行小试系统进行了正交试验,确定了影响系统运行的主要因素及优化条件。从影响膜污染程度和系统脱氮性能的影响分析,得出了各因素的影响力排序为：SRTIRQ气VA／VO。 为了探讨运行条件对A/O-MBR系统膜污染及系统脱氮性能的影响,利用小试装置在优化条件下进行了运行试验。研究了污泥停留时间(SRT)与MBR之间的关系,探讨了其影响膜污染的实质原因。将四组反应器的SRT按低、中、高水平分别设为5d、30d、90d和180d。通过观察各SRT下反应器的膜污染程度,对比得出中水平SRT(30d)时污染最轻。同时,根据各SRT下的混合液性质特征、混合液各组分(悬浮固体、胶体、溶解物)对膜污染的贡献率以及临界通量测定值,分析得出溶解性微生物产物(SMP)是影响膜污染的最直接、单一的污泥性质因素,是SRT影响MBR运行效果的实质原因。根据膜污染情况,将其划分为初始污染、缓慢污染和污染跃升三个阶段,利用典型过滤机理模型,重点对前两个阶段进行了数值拟合。拟合结果表明,在初始阶段介质堵塞作用在膜污染中占据主导地位,而在缓慢阶段滤饼堵塞作用占据主导地位。 同时,研究了SRT和进水C／N比对A/O-MBR系统脱氮性能的影响,并建立了硝化和反硝化的动力学方程,利用PCR-DGGE技术对反应器内的菌落结构进行了分析。结果表明：在达到硝化菌的最小世代时间后,SRT和进水C／N比对反硝化作用的影响较为显著。好氧区比硝化速率和缺氧区比反硝化速率与污泥龄的动力学方程分别为qN=(32.0+5.60θC)／θC和qD=(54.4+3.54θC)／θC。系统不同反应分区在不同SRT条件下的微生物群落结构不同。 为了考察A/O-MBR处理分散小区污水的情况及适用性,利用山东省环境工程重点实验室多工艺一体化污水处理设备,对A/O-MBR工艺处理分散小区污水及回用进行了中试试验。研究了A/O-MBR长期运行状况,结果表明,该系统处理出水水质能稳定达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB／T18920-2002)中的标准。同时,考察了膜污染情况,对试验用膜进行了四次清洗,并初步得出膜清洗的周期。通过扫描电镜(SEM)对膜丝的污染情况进行了分析。在试验运行的第三阶段,向膜生物反应器中投加PAC,探讨了PAC对系统运行效果及对膜污染的影响。试验结果表明：膜内表面的污染主要为生物污染；膜通量经过10d左右的快速下降后,进入平缓下降阶段,日均下降速率为0.211L／m2·h·d,投加PAC能缓解膜污染,可延长膜清洗周期。同时结合实际工程——青岛流亭机场污水处理站,对A/O-MBR系统进行了考察和研究,结果表明,A/O-MBR工艺适用于分散聚居区的污水处理及回用。 为便于实际应用与推广,在试验研究基础上对A/O-MBR进行了开发研究。将A、O两区在空间上进行了合理设计,同时,考虑了两区的体积可调,搅拌、曝气和混合液回流可控,以及能实现抽吸泵自控等因素,设计研制了立式A/O-MBR污水处理装置,并进行了试验研究。结果表明,该装置具有处理效果好、运行稳定,占地面积小以及自控程度高等特点。已申请了发明专利。 为了探讨MBR污水处理系统的经济可行性,对MBR系统进行了初步技术经济分析,并对该系统处理污水的成本进行了估算,分析了影响系统运行费用的主要因素,同时,与其他污水处理及回用工艺进行了技术经济比较。 【关键词】：分散聚居区 污水处理及回用 A/O-MBR 膜污染 脱氮 技术经济
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 1 绪论14-35
• 1.1 分散聚居区污水处理及回用技术14-19
• 1.1.1 分散聚居区污水处理简介14-15
• 1.1.2 分散聚居区污水特点及处理技术现状15-17
• 1.1.3 分散聚居区污水回用现状17-19
• 1.2 膜生物反应器污水处理技术19-27
• 1.2.1 膜生物反应器技术19-21
• 1.2.2 膜生物反应器处理污水的特点与工艺形式21-23
• 1.2.3 膜污染问题及其控制措施23-25
• 1.2.4 膜生物反应器污水处理技术的应用与研究发展25-27
• 1.3 污水生物脱氮技术27-32
• 1.3.1 生物脱氮基本过程及机理27-29
• 1.3.2 生物脱氮工艺的研究发展29-32
• 1.3.3 好氧/缺氧膜生物反应器脱氮技术32
• 1.4 课题来源、本实验研究目的与研究内容32-35
• 1.4.1 课题来源32
• 1.4.2 研究目的32-33
• 1.4.3 研究内容33-35
• 2 实验装置、实验材料与方法35-43
• 2.1 实验装置35
• 2.2 实验材料35-36
• 2.2.1 原水水质及接种污泥35-36
• 2.2.2 主要设备36
• 2.3 实验方法36-43
• 2.3.1 常规指标测定方法36-37
• 2.3.2 活性污泥混合液性质测定方法37-39
• 2.3.3 膜组件污染阻力的测定39-40
• 2.3.4 膜组件扫描电镜观察40
• 2.3.5 氧吸收速率的测定40
• 2.3.6 比硝化速率的测定40-41
• 2.3.7 PCR-DGGE分析41-43
• 3 缺氧/好氧膜生物反应器稳定运行操作条件的优化研究43-49
• 3.1 应用正交试验确定优化操作条件组合43-46
• 3.1.1 正交试验性能指标的确定43-44
• 3.1.2 正交试验操作参数的确定44-45
• 3.1.3 正交试验设计45-46
• 3.2 交试验结果分析46-48
• 3.3 小结48-49
• 4 缺氧/好氧膜生物反应器膜污染情况的研究49-77
• 4.1 SRT对活性污泥混合液性质的影响50-63
• 4.1.1 实验部分50
• 4.1.2 结果与讨论50-63
• 4.2 不同SRT下混合液各组分对膜污染的相对贡献63-66
• 4.2.1 实验部分64
• 4.2.2 结果与讨论64-66
• 4.3 不同SRT下临界通量预测及膜污染阶段分析66-72
• 4.3.1 不同SRT下的临界通量预测值66-68
• 4.3.2 混合液性质对预测临界通量的影响68-70
• 4.3.3 反应器长周期运行的膜污染阶段分析70-72
• 4.4 过滤机理在膜污染成因研究中的应用72-75
• 4.5 小结75-77
• 5 缺氧/好氧膜生物反应器脱氮性能的研究77-96
• 5.1 不同水平SRT对脱氮性能的影响77-83
• 5.1.1 运行条件77
• 5.1.2 脱氮效果的研究77-79
• 5.1.3 脱氮污泥的混合液特性79-83
• 5.2 进水COD/TN比值对脱氮效果的影响83-87
• 5.2.1 运行条件83
• 5.2.2 不同C/N对TN去除效果83-84
• 5.2.3 不同C/N下的硝化特性84-85
• 5.2.4 不同C/N下的反硝化特性85-87
• 5.3 缺氧/好氧-膜生物反应器脱氮动力学研究87-90
• 5.3.1 生物硝化动力学87-89
• 5.3.2 生物反硝化动力学89-90
• 5.4 分子生物学分析90-94
• 5.4.1 DGGE图谱分析91-92
• 5.4.2 多样性指数分析92-93
• 5.4.3 相似性分析93-94
• 5.5 小结94-96
• 6 缺氧/好氧膜生物反应器处理分散小区污水的中试试验研究与应用96-126
• 6.1 中试试验装置与实验方法96-102
• 6.1.1 试验装置与处理对象96-101
• 6.1.2 试验内容与出水标准101-102
• 6.2 缺氧/好氧膜生物反应器系统长期运行试验102-121
• 6.2.1 系统出水水质102-109
• 6.2.2 膜污染情况分析109-111
• 6.2.3 膜的清洗111-117
• 6.2.4 投加PAC对A/O-MBR系统的运行影响117-121
• 6.3 缺氧/好氧膜生物反应器的工程应用—青岛流亭机场污水处理工程121-125
• 6.3.1 青岛流亭国际机场污水处理工程的建设背景121-122
• 6.3.2 流亭机场污水处理工艺系统简介122
• 6.3.3 污水处理系统的运行情况122-124
• 6.3.4 污水处理系统的膜污染及清洗124-125
• 6.3.5 处理水的回用使用125
• 6.4 小结125-126
• 7 立式缺氧/好氧膜生物反应器的开发研究126-135
• 7.1 立式缺氧/好氧膜生物反应器的研究背景126-127
• 7.2 立式缺氧/好氧膜生物反应器的结构特点127-129
• 7.3 立式缺氧/好氧膜生物反应器处理生活污水的试验研究129-133
• 7.3.1 试验运行参数129-130
• 7.3.2 出水指标与分析130-133
• 7.4 立式缺氧/好氧膜生物反应器的专利申请133
• 7.5 小结133-135
• 8 膜生物反应器污水处理系统的技术经济分析135-151
• 8.1 膜生物反应器处理系统的成本估算135-138
• 8.1.1 建设投资费用估算135-137
• 8.1.2 运行成本估算137-138
• 8.2 影响膜生物反应器系统运行费用的主要因素138-147
• 8.2.1 混合液内循环回流138-139
• 8.2.2 液体抽吸139-140
• 8.2.3 膜的维护140-142
• 8.2.4 曝气142-147
• 8.3 A/O-MBR系统与传统污水处理系统的技术经济比较147-149
• 8.3.1 生产性A/O-MBR污水处理工艺技术经济分析147-148
• 8.3.2 A/O-MBR与传统污水处理工艺技术经济比较148-149
• 8.4 小结149-151
• 9 结论及建议151-154
• 9.1 结论151-152
• 9.2 创新点152-153
• 9.3 建议153-154
• 致谢154-155
• 参考文献155-165
• 博士学习期间获得的科技成果165-167

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

缺氧/好氧/好氧复合式膜生物反应器处理水产品加工废水试验研究    王俊莹

缺氧/好氧复合式膜生物反应器脱氮效能及膜污染行为研究    于改静

缺氧/好氧平板膜生物反应器运行特性的试验研究    李晓静

操作条件对缺氧/好氧膜生物反应器中胞外聚合物及膜污染的影响研究    苏白鸽

农村生活污水处理技术与政策选择    梁祝;倪晋仁;

中空膜生物床处理生活污水的中试研究    顾平,姜立群,杨造燕

复合淹没式膜生物反应器处理城市污水的中试研究    李辰;黄廷林;何文杰;刘德滨;

MBR/PAC组合工艺处理污水厂尾水的中试研究    朱亮;朱凤春;许旭昌;徐伟欣;王占生;顾军农;

管式膜——生物反应器处理城市污水的工艺设计    邢传红,文湘华,钱易

城市污水处理厂工艺方案选择技术经济分析    汪志祥;徐磊;

PCR-DGGE在水处理微生物群落多样性分析中的应用    卢永;陈秉娟;申世峰;严莲荷;周申范;张建法;

A/O脱氮工艺影响因素及其控制策略的研究    彭永臻,王晓莲,王淑莹

SMBR工艺处理废水时操作方式的研究    王志伟,吴志超,顾国维,俞国平

Effect of sludge retention time on sludge characteristics and membrane fouling of membrane bioreactor    

复合生物反应器—膜分离技术处理城市污水的试验研究    曹斌

MBR的膜污染机制与可持续操作原理    张劲松

一体式A/O膜生物反应器脱氮性能及在船舶污水处理中的应用研究    李剑锋

浸没式膜—生物反应器运行工况及系统设计的优化研究    王捷

错流式膜生物反应器处理己内酰胺废水脱氮性能的研究    邓春华

组合生物膜法处理分散式生活污水研究    刘建平

内循环式膜生物反应器强化脱氮    孟庆娟

蚯蚓生物滤池处理农村分散生活污水效果研究    尹志高;陆志波;杨健;刘静;

基于CAE和神经网络的注射成型工艺参数优化    刘斌;许建文;江开勇;

SMC模压成型工艺参数对成型质量的影响    陈元芳;李小平;宫敬禹;

微齿轮注射成型数值模拟及正交优化    巫少龙;楼白杨;

PCR-DGGE技术在环境微型生物群落研究中的应用    吴利;余育和;冯伟松;

吲哚丁酸对盆栽牡丹叶片生理特性的影响    佟坚宁;侯小改;王娟;贾甜;刘改秀;

砂滤池系统处理北方农村生活污水试验研究    王艳芹;袁长波;边文范;姚利;李国生;张昌爱;刘英;

猪胃肠道微生物菌群的研究现状浅析    柳尧波;凌泽春;

城市污水处理厂污泥焚烧处理的探讨    张翔;宋丽华;邢莉玲;张耀煌;

汽车涂装废水处理工艺设计及其运行实践    陶秀成;黄小甲;胡玉婷;

垃圾渗滤液中氨氮的资源化回收利用    李琳;黄凯兴;陈鹏松;陈石;李武;

强化预处理阶段渗滤液处理效能研究    段秀举;刘亚丽;

污水处理厂臭气的生物滤床处理    罗春;马立实;吴坚;周超平;

MBR和CAS工艺中污泥特征的比较研究    林红军;陆晓峰;沈飞;余江林;

国内MBR工程化应用发展滞缓的原因与建议    关毅鹏;陈颖;

膜生物反应器的脱氮性能    邓春华;李方;李俊;奚旦立;

中水回用中不同材质平板膜的污染机理分析    刘美;王湛;周翀;王婷;

纳滤膜的污染成因及防止技术研究    侯立安;左莉;张少军;刘晓敏;

膜分离技术与水资源和水再用    高从堦;

A/O-MBR处理生活污水低温启动试验研究    刘慧君;许晓毅;朱跃敏;肖瑞;

中水灌溉对城市绿地生态系统的影响及安全性评价    王齐

层状氢氧化镁铝的改性与成型及其对磷/氮阴离子的吸附脱除性能    邢坤

磺化聚醚砜纳滤膜荷电机理的动电法分析及其截留性能预测    马准

低C/N比污水间歇曝气MBR脱氮研究    陆谢娟

城市污水生物絮凝吸附工艺的特性及模拟研究    刘绍根

旋流自吸泵设计及内部流动研究    王春林

高效短程硝化/厌氧氨氧化富集培养物的研究    胡安辉

植被混凝土冻融效应试验研究    周明涛

铵态氮在包气带介质中的吸附机制及转化去除研究    陈坚

铁路通用货车重车重心合理限制高度的研究    陈超

武汉市内湖富营养化周年变化规律的监测及初步讨论    杨文静

优势脱氮菌的筛选及工业化应用基础研究    孙菲

混凝-Fenton法及白腐真菌处理DDNP废水的研究    牛菲菲

混凝气浮-A/O工艺处理毛皮废水的研究    史明

A/A/O工艺处理城市污水除磷脱氮性能试验研究    吕晶晶

黄腐酸基β-环糊精醚的合成及对Cu~（2+）、Cd~（2+）的吸附性能    霍萃萌

沸石吸附与化学沉淀法联用处理氨氮废水研究    文婷

磷酸铵镁结晶法去除和回收猪场废水中氮磷    孙国平

A~2/O、倒置A~2/O和前置缺氧A~2/O工艺处理城市污水比较研究    侯亚辉

短程硝化—厌氧氨氧化工艺处理模拟合成氨废水试验研究    潘文琛

SBR工艺中DO和C/N对同步硝化反硝化的影响    刘军,潘登,王斌,汪苹

膜生物反应器A／O工艺处理生活污水试验    于冰;李娜;张洪林;

活性污泥胞外多聚物的研究进展    刘壮,杨造燕,田淑媛

溶解氧及活性污泥浓度对同步硝化反硝化的影响    吕锡武,李丛娜,稻森悠平

DO对同步硝化反硝化影响及动力学    徐伟锋,孙力平,古建国,郑先强

生物接触氧化法处理污水的一种新型填料——悬浮填料    刘翔,高廷耀

浸没板式膜MBR处理生活污水的试验研究    朱彤;谢元华;刘芳;王云德;

一体式膜生物反应器工艺中膜过滤特性研究    田爱军,李健生,孙秀云,刘晓东,王连军

气水比回流比及冲击负荷对BAF的影响    徐亚明,吴浩汀

一体化A/O工艺中溶解氧对脱氮除碳的影响    李德豪;凌洪吉;高桂枝;谢文玉;钟华文;

复合生物反应器—膜分离技术处理城市污水的试验研究    曹斌

MBR中微生物聚合物与膜污染关系研究    纪磊

膜生物反应器处理城市污水的微环境特征及膜污染控制    杨小丽

复合式膜生物反应器的EPS分布特性及膜污染控制原理    刘强

一体式膜生物反应器系统优化及脱氮性能研究    李辰

A/O膜生物反应器脱氮特性研究    李瑞贤

缺氧/好氧膜生物反应器的脱氮效能及运行特性研究    李卿卿

立式缺氧好氧膜生物反应器延缓膜污染的中试试验研究    王成鹏

新型生物膜填料开发和应用技术研究    滕济林

缺氧/好氧膜—生物反应器处理高浓度含碳和氮工业废水的研究    王颖

膜生物反应器料液特性对膜过滤阻力的影响    张海丰

错流式膜生物反应器处理己内酰胺废水脱氮性能的研究    邓春华

一体式与复合式膜生物反应器处理生活污水的试验研究    王雪芹

SBAR操作方式对好氧颗粒污泥性质影响的研究    王永飞

膜生物反应器中胞外聚合物与膜污染关系的研究    于晓霞

水产品加工废水含盐量对接触氧化工艺处理效果的影响研究    高蕾

缺氧/好氧平板膜生物反应器运行特性的试验研究    李晓静

操作条件对缺氧/好氧膜生物反应器中胞外聚合物及膜污染的影响研究    苏白鸽

农村废水污水排放系统生态建设探讨    解玉琪;

DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响    李鹏;毕学军;汝少国;

高浓度氨氮废水处理技术    冯旭东,王葳,董黎明,汪苹

膜生物反应器内泥水混合液可过滤性的研究    罗虹,顾平,杨造燕

膜生物反应器脱氮除磷工艺的研究进展    刘锦霞,顾平

膜生物反应器无剩余污泥排放的研究    杨造燕,匡志花,顾平,田淑媛

土壤毛管渗滤污水净化绿地利用研究    杨丽萍,田宁宁,褚富春

小型污水处理装置的应用与发展    许劲

EDTA萃取法分离自然水体中生物膜胞外聚合物    康春莉,董德明,李忠华,李鱼,花修艺,郭平

我国水循环经济若干理论问题及其发展对策    马忠玉;蒋洪强;

反硝化除磷脱氮机理及工艺研究    王亚宜

我国区域农业结构与布局预测研究    卢布

动态膜及其在分体式膜—生物反应器中应用的研究    卓琳云

自回流生物转盘与人工湿地组合技术处理农村生活污水    张承芳

少污水排放型猪舍的试验研究    康国虎

处理污水时膜污染问题的试验研究    况家瓒,朗东锋,赵高菲

膜生物反应器在印染废水处理中的应用    徐静;徐高田;秦哲;赵军;

膜生物反应器运行中的膜污染问题    崔峰,李勇,韩建华

MBR中微生物对膜污染的影响研究    王琳;李世峰;孙磊;元新艳;

膜生物反应器中的膜污染问题    许世冲;刘明宇;

膜生物反应器在制药废水处理的研究进展    梅丽,杨平,尚书勇,肖鸿

膜污染成因及控制对策研究新进展    王建龙;彭永臻;王淑莹;

膜生物反应器的膜污染问题    郭强;刘向丹;高堃;傅敏;

浸没式膜生物反应器膜污染研究现状    杨明珍;郎咸明;汪国刚;

膜生物反应器技术发展沿革与展望    于水利;赵方波;

臭氧预氧化降低膜生物反应器中膜污染的机理研究    刘婷;陈忠林;王哲;

沉浸式膜生物反应器的技术开发    

计算流体力学在膜技术及膜生物反应器研究中的应用    于艳;樊耀波;徐国良;王琦;杨文静;

双致相聚偏氟乙烯膜生物反应器综合性能评价与应用    余献国;余子婴;李靖;

热致相分离膜在膜生物反应器中的应用    万思青;张秀岳;温建志;

膜生物反应器净化复合气态污染物研究    张晓峰;修光利;赵康;徐利行;张大年;

膜生物反应器处理造纸废水    马春明;叶丰;张玉忠;李泓;靳文礼;孙旭东;

膜生物反应器污水处理技术的现状与未来发展    黄霞;

新型膜生物反应器处理生活污水的实验研究    李克勋;

超滤膜和膜生物反应器在市政行业中的应用现状及发展趋势    罗敏;

膜生物反应器处理污水高效环保    蔡忠仁

汉姆沃斯为两艘豪华游船配套薄膜生物反应器    积轩

备受关注的膜生物反应器    中国膜工业协会 张保成

膜生物反应器引起关注    张保成

膜生物反应器环保标准征求意见    记者 刘全昌

新型超滤膜生物反应器处理世博园污水    祝君翔

水处理首选技术：膜生物反应器    郭有智

污水处理新技术膜生物反应器推出    张乐

天津投用膜生物反应器污水处理系统    张涛

膜生物反应器净化污水    晓阳

基于缺氧/好氧膜生物反应器的分散聚居区污水处理及回用研究    刘志强

电场膜生物反应器耦合处理工业园区综合废水试验研究    罗文连

膜生物反应器工艺中膜污染因素及控制研究    许颖

移动床膜生物反应器脱氮除磷性能的研究    杨帅

膜抗生物污染改性及其在MBR中性能研究    王婵婵

膜生物反应器—反渗透组合系统中的膜污染研究    邢锴

气水交替膜生物反应器处理生活污水的效能研究    王宏杰

K.oxytoca菌及其胞外多糖的膜污染机理与协同效应研究    封磊

膜生物反应器污水处理及膜污染过程的数学模拟与研究    陈琳

不同生态因子下LMBR处理制药废水运行效能及数学模型    白羽

A/O膜生物反应器脱氮特性研究    李瑞贤

超声波强化膜生物反应器处理低温城市污水脱氮性能研究    王波

厌氧自生动态膜生物反应器处理低浓度废水的研究    赵立健

固定化细胞膜生物反应器脱除地下水中硝酸盐的研究    李栋

膜生物反应器应用于海水养殖废水处理的基础研究    沈加正

一体式膜生物反应器和序批式膜生物反应器处理生活污水的实验研究    傅振鹏

一体式膜生物反应器膜污染控制的研究    陈红枫

新型膜生物反应器开发及性能研究    张西旺

膜生物反应器处理生活污水运行控制优化研究    陈旭东

序批式膜生物反应器处理抗生素废水的试验研究    盛金聪