重力出水式膜生物反应器处理京郊农村生活污水的参数研究

【摘要】： 北京是世界上严重缺水的大城市之一,水资源紧缺已成为制约其经济社会可持续发展的主要瓶颈。北京郊区是首都的生态屏障,也是北京主要的水源涵养区和供给地。农村污水对水源保护和水环境的影响日益显现。本文结合北京市的现实情况和发展需求,以两种不同膜组件为研究对象,研究和探讨两种不同膜组件应用于重力出水式膜生物反应器的可行性。为解决北京市水资源短缺、减少农村污水排放、有效控制河流,水库和水源地污染等提供技术支撑。经启动试验、模拟试验和中试运行试验等,得到以下主要结论。 1、膜组件A(膜丝材质为聚乙烯,直径0.54 mm,孔径0.4μm,膜面积为9.0 m2)的清水比通量为42.611[L·(m2·h)-1/KPa],纯膜阻力为1.47(108m-1);膜组件B(膜丝材质为聚偏氟乙烯,直径0.80 mm,孔径0.22μm,膜面积为12.5 m2)的清水比通量和纯膜阻力分别为40.839[L·(m2·h)-1/KPa]和2.66(108m-1)。膜组件A在重力出水模式下的初始膜通量在11 L·(m2·h)-1左右,膜组件B在重力出水模式下的初始膜通量在7.5 L·(m2·h)-1左右。启动时期两膜组件对于污水中CODcr的去除率保持在80%以上;污水中NH4+-N的去除率保持在60%以上。 2、在污泥浓度(MLSS)为2000mg/L～3000 mg/L的情况下,膜组件A的膜通量随着水头重力的增加而增加;在曝气强度为50 m3·(m2·h)-1下,膜组件A在4个给定水头重力下,均达到最大膜通量。在试验期内,曝气强度对膜通量的衰减影响较小,膜通量无明显下降的现象,其经济曝气强度约为50 m3·(m2·h)-1,平均膜通量为8.7 L·(m2·h)-1。膜组件B的膜通量也随着水头重力的增加而增加;曝气强度对于膜组件B膜通量的变化也无明显的影响;当曝气强度在40 m3·(m2·h)-1～60 m3·(m2·h)-1时,对膜通量的衰减影响较小,膜通量无明显下降的现象。其经济曝气强度约为40 m3·(m2·h)-1,在此曝气强度下,膜组件B平均膜通量为3.7 L·(m2·h)-1。膜组件A于长期运行下,具有较好的抵抗膜污染的特性,可以保持较高的膜通量;而膜组件B在长期抵抗膜污染能力上有待加强。同时重力水头对膜组件B的膜通量有较大的影响,单位压力膜通量(J/Δp)的最大递增率可达到168.75%,而膜组件A的单位压力膜通量(J/Δp)的最大递增率仅为16.95%。 3、经济曝气强度约为40 m3·(m2·h)-1时,重力出水式膜生物反应器的对氨氮、CODcr、浊度的平均去除率分别为:97.8%、90.8%、99.4%。对比膜通量与曝气强度的关系,膜组件A比膜组件B具有更好的经济性,适和于改造为重力出水式膜生物反应器。 4、空曝气只是对膜表面的污染物质有一定的冲刷作用,而对膜孔内部的污染物质的清洗作用有限。不同空曝气时间后,膜组件A的膜通量只恢复到了重力出水模式下的平均初始膜通量的26.9%～39.8%。而膜组件B则可恢复到了重力出水模式下的平均初始膜通量的49.0%～70.0%。说明膜组件A膜孔内污染严重,而膜膜组件B以膜外污染为主。空曝气对膜组件B的清洗效率优于膜组件A。 5、负压式膜清洗方式对两种膜组件的清洗效果不同。膜组件A清洗后瞬时膜通量随清洗时间的增加而出现小幅下降的现象;而膜组件B清洗后瞬时膜通量则随清洗时间的增加而出现小幅上升的现象。 6、次氯酸钠在线反冲的膜清洗方式是一种比较理想的清洗方式,膜组件A的平均膜通量恢复率为78.7%,膜组件B的平均膜通量恢复率为65.4%。其对膜组件A的清洗效果优于膜组件B。 【关键词】：重力出水 膜生物反应器 曝气强度 膜污染 膜清洗
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 北京市水环境概况10-11
• 1.2 北京市农村污水处理的目的和意义11-12
• 1.2.1 北京市农村污水处理目的11-12
• 1.2.2 北京市农村污水处理意义12
• 1.3 北京市农村污水的特点及分类治理12-13
• 1.3.1 北京市农村污水的特点12-13
• 1.3.2 北京市农村污水治理类型13
• 1.4 农村污水处理现状13-23
• 1.4.1 国内外农村污水处理主要技术及其适应性13-21
• 1.4.2 北京市农村污水处理的主要方式与存在的主要问题21-23
• 1.5 本论文研究思路和研究内容23-25
• 1.5.1 研究思路23
• 1.5.2 研究目的23-24
• 1.5.3 研究内容24-25
• 第二章 膜生物反应器简介25-41
• 2.1 膜生物反应器的研究发展25-27
• 2.1.1 国外研究发展状况25-26
• 2.1.2 国内研究发展状况26-27
• 2.2 膜生物反应器的类型和特点27-29
• 2.2.1 膜生物反应器的类型27-28
• 2.2.2 膜生物反应器的特点28-29
• 2.3 膜生物反应器的应用现状29-31
• 2.4 膜污染及其影响因素31-38
• 2.4.1 膜污染概述31-35
• 2.4.2 膜污染的影响因素35-38
• 2.5 膜生物反应器中膜污染控制措施38-41
• 2.5.1 膜污染预防措施38-40
• 2.5.2 膜清洗措施40-41
• 第三章 重力出水式膜生物反应器的构成及初期运行41-52
• 3.1 重力出水式膜生物反应器的构建思路41
• 3.2 重力出水式膜生物反应器系统构成41-47
• 3.2.1 膜组件43-46
• 3.2.2 生物反应器46-47
• 3.2.3 试验用水47
• 3.2.4 其它辅助系统47
• 3.3 试验分析47-48
• 3.3.1 试验分析项目47-48
• 3.3.2 试验分析仪器与方法48
• 3.4 重力出水式膜生物反应器的启动运行48-51
• 3.4.1 试验方法49
• 3.4.2 运行结果分析49-51
• 3.5 结论51-52
• 第四章 曝气强度对两膜组件膜通量的影响52-62
• 4.1 试验方法53-54
• 4.2 结果与讨论54-60
• 4.2.1 曝气强度对膜通量的影响54-56
• 4.2.2 重力水头对膜通量的影响56-58
• 4.2.3 曝气强度对膜通量衰减的影响58-60
• 4.3 结论60-62
• 第五章 两膜组件在重力出水式膜生物反应器中的除污性能研究62-71
• 5.1 重力出水式膜生物反应器中污染物质的去除62-63
• 5.1.1 有机物的去除62
• 5.1.2 氮的去除62-63
• 5.2 试验方法63-64
• 5.3 结果与讨论64-69
• 5.3.1 pH、溶解氧及MLSS 的变化64-66
• 5.3.2 氨氮、CODcr、浊度的去除率情况66-68
• 5.3.3 经济性对比分析68-69
• 5.4 结论69-71
• 第六章 两组膜系统的清洗效率研究71-80
• 6.1 膜清洗方法71-73
• 6.1.1 物理清洗方法71-72
• 6.1.2 化学清洗方法72-73
• 6.2 试验方法73-74
• 6.3 结果与讨论74-78
• 6.3.1 空曝气(低压高流速清洗)清洗效率74-75
• 6.3.2 负压清洗清洗效率75-77
• 6.3.3 在线化学清洗效率77-78
• 6.4 结论78-80
• 第七章 结论与展望80-82
• 7.1 结论80
• 7.2 展望80-82
• 参考文献82-91
• 致谢91-92
• 作者简介92

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