【摘要】：自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái),我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理一直采用能源密集型技術(shù)。目前,已經(jīng)有較多成熟的處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水處理,這些技術(shù)大多為好氧生物處理技術(shù),處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定。然而,常規(guī)的好氧生物處理技術(shù)大都存在能耗高、不能回收污水中的能源等問(wèn)題。因此,尋求更加高效、低成本和節(jié)能的城鎮(zhèn)污水處理工藝是大家關(guān)注的重點(diǎn)。浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器(Submerged anaerobic membrane bioreactor,SAnMBR)是一種將厭氧生物技術(shù)和膜生物反應(yīng)器高效結(jié)合的新型污水處理工藝。其既具有厭氧生物技術(shù)能耗低和能產(chǎn)生能源氣體等優(yōu)勢(shì),又具有膜生物反應(yīng)器的出水水質(zhì)好和占地面積小等優(yōu)勢(shì),在處理城鎮(zhèn)污水方面具有一定的潛能。因此,該技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前,對(duì)于SAnMBR技術(shù)在高濃度有機(jī)廢水處理的研究和應(yīng)用較多,然而,對(duì)于SAnMBR技術(shù)應(yīng)用于低濃度城鎮(zhèn)污水處理的啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行特性研究不足,相關(guān)膜污染機(jī)理尚不明確。基于上述問(wèn)題,本論文以模擬城鎮(zhèn)污水為對(duì)象,通過(guò)構(gòu)建小試規(guī)模的SAnMBR,研究反應(yīng)器的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行特性,通過(guò)改變進(jìn)水水質(zhì)、HRT、OLR等工藝條件,優(yōu)化工藝運(yùn)行參數(shù)。建立處理城鎮(zhèn)污水的SAnMBR支持向量機(jī)模型,并采用該模型對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行和膜污染進(jìn)行模擬預(yù)測(cè),探討相關(guān)機(jī)理。SAnMBR的啟動(dòng)及穩(wěn)定運(yùn)行特性研究結(jié)果表明:SAnMBR在中溫(35±1℃)條件下,28d左右時(shí)完成啟動(dòng)。在HRT為6~15h、進(jìn)水OLR為0.87~2.60kg COD·m~(-3)·d~(-1)的條件下,SAnMBR能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行,穩(wěn)定運(yùn)行階段反應(yīng)器對(duì)COD的去除率在80%以上,COD的去除以厭氧單元微生物的生化降解為主,CH_4平均日產(chǎn)生量高于760mL/d;穩(wěn)定運(yùn)行階段COD去除率、厭氧單元VFAs濃度、CH_4產(chǎn)生量與OLR有著明顯相關(guān)性。其中,CH_4產(chǎn)生量與OLR的關(guān)系表達(dá)式為:日產(chǎn)生量=0.18×OLR+0.37�；赟AnMBR的運(yùn)行數(shù)據(jù),通過(guò)網(wǎng)格參數(shù)尋優(yōu)算法及交叉驗(yàn)證,得到最佳gamma函數(shù)值為0.278,懲罰系數(shù)c因子為1.250。對(duì)比12種LibSVM模型,確定適用于SAnMBR最優(yōu)的LibSVM模型為L(zhǎng)ib_11模型—epsilon-SVR-RBF模型,該模型在SAnMBR多因素條件下模擬預(yù)測(cè)更有優(yōu)勢(shì)。SAnMBR的膜污染特性研究結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)SAnMBR處理后,EPS、蛋白質(zhì)和多糖在膜表面都有不同程度的積累;而經(jīng)過(guò)厭氧單元生物降解和膜單元過(guò)濾截留后,蛋白質(zhì)濃度降低、種類(lèi)沒(méi)有發(fā)生明顯改變,蛋白質(zhì)比多糖更容易造成膜污染。建立了以TMP和總膜阻力R_t作為檢驗(yàn)值(模型輸出值)的支持向量機(jī)膜污染模型。當(dāng)EPS濃度高于300mg/L時(shí),總膜阻力R_t出現(xiàn)躍遷,TMP沒(méi)有出現(xiàn)躍遷,厭氧單元的污泥粘度與TMP的相關(guān)性比污泥粘度與總膜阻力的相關(guān)性更為顯著。
【圖文】：

圖 1-1 UASB 結(jié)構(gòu)示意圖re 1-1 The schematic diagram of UASBstructure圖 1-2 IC 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1-2 The schematic diagram of IC struc個(gè)世紀(jì) 80 年代，荷蘭學(xué)者 Paques 在 UASB 的基礎(chǔ)上研發(fā)出第三代厭氧生物括內(nèi)循環(huán)厭氧（IC）反應(yīng)器（如圖 1-2 所示），膨脹顆粒污泥床（EGSB）工流板反應(yīng)器（ABR）和序批式厭氧生物反應(yīng)器（AnSBR）。由于第三代厭氧藝具有高效、節(jié)能、成本低等優(yōu)勢(shì)，這些反應(yīng)器被迅速應(yīng)用到廢水處理工程[46-關(guān)研究表明，，厭氧生物處理技術(shù)在處理城鎮(zhèn)污水時(shí)，處理周期較長(zhǎng)，污泥利、剩余污泥有流失的現(xiàn)象，且出水水質(zhì)不夠穩(wěn)定。美國(guó)學(xué)者 Dague 通過(guò)長(zhǎng)期踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出第三代高效厭氧生物處理工藝應(yīng)具有的基本條件為：（1）顆養(yǎng)和選擇；（2）厭氧單元微生物較長(zhǎng)的停留時(shí)間；（3）有機(jī)污染物與厭氧單充分接觸；（4）高度適應(yīng)的活性污泥；（5）防止出現(xiàn)斷流現(xiàn)象；（6）簡(jiǎn)化的]。上所述，好氧生物處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水處理，但存在運(yùn)行能耗大、等不足，而厭氧生物處理技術(shù)在能源回收方面具有一定優(yōu)勢(shì)，然而，在城鎮(zhèn)

圖 1-1 UASB 結(jié)構(gòu)示意圖re 1-1 The schematic diagram of UASBstructure圖 1-2 IC 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1-2 The schematic diagram of IC struc個(gè)世紀(jì) 80 年代，荷蘭學(xué)者 Paques 在 UASB 的基礎(chǔ)上研發(fā)出第三代厭氧生物括內(nèi)循環(huán)厭氧（IC）反應(yīng)器（如圖 1-2 所示），膨脹顆粒污泥床（EGSB）工流板反應(yīng)器（ABR）和序批式厭氧生物反應(yīng)器（AnSBR）。由于第三代厭氧藝具有高效、節(jié)能、成本低等優(yōu)勢(shì)，這些反應(yīng)器被迅速應(yīng)用到廢水處理工程[46-關(guān)研究表明，厭氧生物處理技術(shù)在處理城鎮(zhèn)污水時(shí)，處理周期較長(zhǎng)，污泥利、剩余污泥有流失的現(xiàn)象，且出水水質(zhì)不夠穩(wěn)定。美國(guó)學(xué)者 Dague 通過(guò)長(zhǎng)期踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出第三代高效厭氧生物處理工藝應(yīng)具有的基本條件為：（1）顆養(yǎng)和選擇；（2）厭氧單元微生物較長(zhǎng)的停留時(shí)間；（3）有機(jī)污染物與厭氧單充分接觸；（4）高度適應(yīng)的活性污泥；（5）防止出現(xiàn)斷流現(xiàn)象；（6）簡(jiǎn)化的]。上所述，好氧生物處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水處理，但存在運(yùn)行能耗大、等不足，而厭氧生物處理技術(shù)在能源回收方面具有一定優(yōu)勢(shì)，然而，在城鎮(zhèn)
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2691457