發(fā)布時間：2017-11-05 16:01

  本文關(guān)鍵詞：碳納米管中空纖維膜厭氧生物反應(yīng)器處理城市生活污水的性能研究

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【摘要】：伴隨我國經(jīng)濟的快速發(fā)展及城市人口的逐漸增多,水資源與能源短缺、城市生活污水排放量劇增等問題日益凸顯,在我國倡導(dǎo)低碳環(huán)保體系的同時,生活污水的再生利用成為眾多專家學(xué)者的研究熱點。膜生物處理技術(shù)能夠很好解決該問題,且厭氧膜生物水處理技術(shù)對比于好氧生物處理最大優(yōu)勢在于產(chǎn)生能源性氣體甲烷,而傳統(tǒng)有機材料膜滲透性與膜選擇性之間的矛盾關(guān)系以及膜污染等問題是妨礙其廣泛應(yīng)用的一個重要原因。針對這些問題,本文中首先利用碳納米管制備出功能性導(dǎo)電碳納米管中空纖維膜,通過在膜上施加電偏壓實現(xiàn)膜分離與電化學(xué)技術(shù)的耦合,并將電化學(xué)輔助膜運用到自主設(shè)計的新型厭氧膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor, MBR)中,處理低濃度生活污水,考察其分離性能、氣體產(chǎn)量及抗污染性能。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：用酸化-紡絲-煅燒法制得碳納米管中空纖維膜(Carbon Nanotube-Hollow Fiber Membrane, CNT-HFM),膜表面是由交錯排列的碳納米管形成的網(wǎng)狀孔道結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,孔隙率高,純水通量是普通有機中空纖維膜(Polyvinylidene Fluoride-Hollow Fiber Membrane, PVDF-HFM)的2倍,且具有導(dǎo)電性和良好的分離性能及抗污染能力。在膜上施加電偏壓后的碳納米管中空纖維膜,相比PVDF-HFM,體現(xiàn)出更好的抗污染性能、膜分離性能以及膜再生能力,膜與污染物之間的電排斥作用增強,膜表面的濾餅層厚度變薄,二次清洗后,膜通量恢復(fù)率高達88.27%,是PVDF-HFM的1.5倍。不同溫度對厭氧MBR處理效果存在一定影響,當(dāng)溫度分別為40℃、30℃和20℃時,COD生物去除率從88.4%下降到78.5%,再降至38.1%,而總?cè)コ史謩e為95.7%、92.7%和81.7%,說明后期的膜分離階段COD的去除率并沒有受到較大影響,膜分離后出水COD濃度始終在70 mg/L以下。表明相對傳統(tǒng)的厭氧活性污泥法,厭氧MBR工藝在COD去除效果上有一定優(yōu)勢。比較使用PVDF-HFM的改進前厭氧MBR和改進后新型厭氧MBR,結(jié)果顯示,在反應(yīng)器內(nèi)部加設(shè)圓臺形狀的內(nèi)筒取代普通UASB中的三相分離器結(jié)構(gòu),可以提高氣體的收集效率,甲烷產(chǎn)量從281.95 mL/d升高到396.12 mL/d,并通過設(shè)置的一圈圓形布水孔,防止污泥顆粒進入膜分離區(qū),減緩膜污染；分別使用PVDF-HFM、CNT-HFM及膜表面施加負偏壓的CNT-HFM的對比實驗中,膜表面施加負偏壓后COD去除中的膜分離貢獻值最高為14.9%,跨膜壓差增長速率僅為PVDF-HFM的一半,說明CNT-HFM在污染物分離效果和膜的抗污染能力上都體現(xiàn)出更優(yōu)異的性能。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X799.3

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本文編號：1144846