膜生物反应器处理模拟生活污水的试验研究

【摘要】：如今,要解决我国城镇污水处理厂所采用的传统污水处理工艺与污水排放要求日益严格的矛盾,发展新型污水处理技术是当务之急。在此背景下,本研究进行了膜生物反应器(MBR)处理模拟生活污水的系列试验,重点考察原水水质(COD/N)对膜污染的影响,为MBR的工程化应用、优化及膜污染的控制措施提供理论和实践研究。 在MBR系统中,我们通常控制进水水质COD/N比率,来达到控制膜污染的目的。然而,原水中COD/N比率同样可以影响膜生物反应器中微生物的物理化学特性和生物学特性。本实验通过平行操作两组完全相同的膜生物反应器,其中一个给水水质COD/N比率为10：1,另一个给水水质COD/N比率为5：1；重点研究了原水中COD/N比率与微生物胞外聚合物的产生量之间的关系。 试验过程中,通过检测反应器中污泥粒径和污泥中阳离子含量,进一步分析了胞外聚合物(EPS)和溶解性胞外聚合物(SMP)组成和特性。为确定膜污染的组成,在反应器运行即将结束时(即膜污染达到最大时),进行了水力阻力实验。在此基础上,为了进一步解释反应器内高浓度氨氮对膜污染的影响,进行了一个放大实验：用烧杯取1000mL活性污泥,向其中加入氯化铵,使其最终浓度达到1g(NH4+-N)/L;分别记录活性污泥混合液中溶解态COD、胶体态COD、多糖与蛋白的含量随时间的变化情况,并进行了对比实验。 结果表明：进水中COD/N通过改变EPS和SMP的物理化学特性和生物学特性从而影响到膜污染；在水力阻力实验中,泥饼层阻力是膜污染的最大贡献者,膜孔堵塞阻力和不可逆污染阻力对膜污染的贡献相对较小,但由于膜孔堵塞阻力和不可逆污染阻力不易清除,具有累积效应,对膜污染的研究更具有意义；反应器中过剩的NH4+可以起到一价阳离子的作用,通过置换污泥中多价阳离子,甚至提取污泥表面松散附着的EPS的组分,从而形成更多的SMP,进一步加速膜污染。 【关键词】：MBR 膜污染 COD/N比率 EPS NH_4~+ SMP
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 前言10-13
• 1. 研究目的和意义10-11
• 2. 研究内容和路线11-13
• 第一章 文献综述13-27
• 1.1 膜生物反应器(MBR)概述13-15
• 1.1.1 膜生物反应器的分类13-14
• 1.1.2 膜生物反应器的特点14-15
• 1.2 MBR在国内外的应用与展望15-16
• 1.3 膜污染16-20
• 1.3.1 膜污染的定义16
• 1.3.2 膜污染形成机理16-19
• 1.3.3 膜污染的组成19-20
• 1.4 膜污染的影响因素20-27
• 1.4.1 膜材料与膜组件的结构20-21
• 1.4.2 MBR的运行参数21-23
• 1.4.3 进水及污泥混合液的特性23-27
• 第二章 试验材料与方法27-36
• 2.1 实验试剂与仪器27
• 2.1.1 实验试剂27
• 2.1.2 仪器27
• 2.2 实验装置27-29
• 2.3 模拟废水组成29
• 2.4 MBR启动与运行29-30
• 2.5 实验方法30-35
• 2.5.1 EPS和SMP提取30-33
• 2.5.2 溶解态COD和胶体COD的提取33
• 2.5.3 水力阻力实验33-34
• 2.5.4 污泥样品消解34-35
• 2.6 实验分析项目与测试方法35-36
• 第三章 结果与讨论36-51
• 3.1 MBR对各污染物的去除效果36-40
• 3.1.1 MBR对COD的去除效果36-37
• 3.1.2 MBR对NH_4~+-N的去除效果37-40
• 3.1.3 小结40
• 3.2 COD/N对膜污染的影响40-44
• 3.2.1 COD/N对TMP的影响41-42
• 3.2.2 COD/N对混合液特性的影响42-44
• 3.3 不同COD/N下膜污染形成机理44-51
• 3.3.1 水力阻力实验44-45
• 3.3.2 高浓度的氨氮对EPS的影响45-47
• 3.3.3 COD/N对污泥中多价阳离子的影响47-49
• 3.3.4 COD/N对SMP分子量分布的影响49-51
• 第四章 结论与建议51-53
• 4.1 结论51-52
• 4.2 建议52-53
• 参考文献53-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间发表的学术论文62-63
• 附录63-77
• 学位论文评阅及答辩情况表77

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