A/O-MBR-NF联用工艺处理回用生活污水的试验研究

【摘要】：近年来水资源短缺问题日益突出，严重制约着世界社会经济的发展。生活污水排放量巨大，若将其深度处理回用，不仅可以减少污水对自然水体的污染，还缓解了水资源紧张的问题，有良好的环境效益、经济效益和社会效益。目前膜生物反应器在污水处理中得到了广泛应用，其具有占地面积小、出水水质优良等优点，出水一般都符合中水回用的标准。但是目前膜污染问题仍没有得到有效解决，限制了膜生物反应器的快速发展。同时，膜生物反应器的出水中还是含有一些对人体有害的微量污染物，如农药、洗涤剂和三卤代烷前驱物等有毒物质，还需要进一步处理以提高膜生物反应器出水的安全性。本文采用了缺氧/好氧-膜生物反应器（A/O-MBR）与纳滤组合工艺深度处理生活污水，对运行条件和膜污染进行了较为系统的研究。 通过单因素实验，分别探索了水力停留时间（HRT）和曝气方式对A/O-MBR系统出水水质的影响。实验结果表明：温度在20℃~25℃之间，MLSS=6g/L左右，缺氧池溶解氧（DO）为0.2~0.5mg/L，好氧池和膜池溶解氧（DO）为2~4mg/L，膜组件抽/停时间比为8min/2min，气水比=40：1的运行条件下，A/O-MBR系统处理生活污水的适宜水力停留时间（HRT）为5h。对比恒流量曝气（气水比始终为40：1）和变强度曝气（工作时气水比为20：1，停歇时气水比为40：1）两种曝气方式对水处理效果的影响可以看出，两种方式的处理效果相差不大，但是变强度曝气更加节能，因此选用变强度曝气方式更加合适。以HRT=5h，变强度曝气的工作条件运行A/O-MBR系统，其对CODCr、氨氮的去除率基本都保持在90%和95%以上，出水水质良好。 考察了操作压力对三种纳滤膜性能的影响，实验结果表明：NF270的综合性能最好，其适宜操作压力是0.7MPa。在以上实验的基础上，将A/O-MBR系统和纳滤膜系统联用，在整个试验过程中，联用系统的出水CODCr稳定在5mg/L以下，平均去除率高达98%以上；氨氮在0.4mg/L左右，平均去除率也达到99%以上；TN降至6.78~11.51mg/L，平均去除率达到了81%；对TP的去除纳滤膜起到最主要的作用，去除率达到82.49%。 此外，本文还采用了不同的清洗方式对污染MBR膜进行了清洗，通过测试比通量恢复率和电镜表征等手段，确定适宜的清洗方式。实验结果表明：0.3%次氯酸钠和0.1%氢氧化钠配合使用清洗效果最好，膜表面的污染物基本去除，比通量恢复率高达93.07%。 A/O-MBR-NF联用系统的出水水质达到了生活饮用水卫生标准中大多数常规检测项目的要求，可用于洗衣、洗浴等非饮用生活用水。该工艺提高了回用水安全性，进一步拓宽了生活污水的回用范围。 【关键词】：生活污水 膜生物反应器 纳滤 膜污染
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-28
• 1.1 课题背景12-13
• 1.2 生活污水处理与回用技术13-17
• 1.2.1 生活污水处理工艺13-16
• 1.2.2 生活污水回用技术16-17
• 1.3 膜生物反应器在污水处理与回用中的应用17-21
• 1.3.1 膜生物反应器的发展历史18-19
• 1.3.2 膜生物反应器的分类及特点19-20
• 1.3.3 膜生物反应器的发展展望20-21
• 1.4 纳滤技术21-24
• 1.4.1 纳滤的用途21-22
• 1.4.2 国内外纳滤膜的发展现状22-23
• 1.4.3 纳滤应用趋势23-24
• 1.5 膜污染与膜清洗24-26
• 1.5.1 膜污染24
• 1.5.2 膜清洗技术24-26
• 1.6 研究目的、意义与内容26-28
• 1.6.1 研究目的与意义26-27
• 1.6.2 研究内容27-28
• 第2章 试验材料与方法28-34
• 2.1 试验用水来源与水质28-29
• 2.1.1 试验用水来源28
• 2.1.2 试验用水水质28-29
• 2.2 试剂与仪器29-30
• 2.2.1 主要使用试剂29-30
• 2.2.2 主要使用仪器30
• 2.3 检测分析方法30-34
• 2.3.1 混合液悬浮固体浓度（MLSS）30-31
• 2.3.2 化学需氧量（CODCr）31
• 2.3.3 氨氮31
• 2.3.4 总氮（TN）31
• 2.3.5 总磷（TP）31
• 2.3.6 溶解氧（DO）31
• 2.3.7 水通量和脱盐率31
• 2.3.8 扫描电镜表征（SEM）31
• 2.3.9 扫描探针显微镜表征（AFM）31-32
• 2.3.10 电导率和 pH32
• 2.3.11 浊度32-34
• 第3章 A/O-MBR 处理生活污水的研究34-44
• 3.1 工艺流程与试验装置34-35
• 3.1.1 试验流程与装置图34-35
• 3.1.2 试验用膜组件性能参数35
• 3.2 污泥接种与驯化35-36
• 3.3 载体挂膜36
• 3.4 污泥培养阶段的分析36-37
• 3.5 水力停留时间（HRT）对污染物去除效果的影响37-39
• 3.5.1 HRT 对 CODCr去除效果的影响37-38
• 3.5.2 HRT 对氨氮去除效果的影响38-39
• 3.5.3 适宜 HRT 的确定39
• 3.6 曝气对污染物去除效果的影响39-42
• 3.6.1 曝气方式对 CODCr去除效果的影响40-41
• 3.6.2 曝气方式对氨氮去除效果的影响41-42
• 3.7 本章小结42-44
• 第4章 纳滤深度处理 A/O-MBR 出水的效果研究44-56
• 4.1 纳滤试验装置与试验方法44-46
• 4.1.1 试验装置44-45
• 4.1.2 试验用纳滤膜45
• 4.1.3 试验用水45-46
• 4.2 操作压力对纳滤膜性能的影响46-49
• 4.2.1 操作压力对纳滤膜透过通量和脱盐率的影响46-48
• 4.2.2 操作压力对纳滤膜 CODCr和氨氮去除效果的影响48-49
• 4.3 A/O-MBR-NF 联用系统对污染物的去除效果49-54
• 4.3.1 A/O-MBR-NF 联用系统对 CODCr的去除效果50-51
• 4.3.2 A/O-MBR-NF 联用系统对氨氮的去除效果51-52
• 4.3.3 A/O-MBR-NF 联用系统对 TN 的去除效果52-53
• 4.3.4 A/O-MBR-NF 联用系统对 TP 的去除效果53-54
• 4.4 A/O-MBR-NF 联用工艺出水水质与回用标准的比较54
• 4.5 本章小结54-56
• 第5章 膜污染与膜清洗56-62
• 5.1 膜污染分析56
• 5.2 膜清洗效果评价56-60
• 5.2.1 比通量恢复57-59
• 5.2.2 膜表面表征59-60
• 5.3 本章小结60-62
• 第6章 结论与建议62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 主要创新点63
• 6.3 建议63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 个人简历和学术成果69-70

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