發(fā)布時間：2020-07-11 09:38

【摘要】：市政污水的資源化利用是解決我國水資源短缺的重要舉措之一。反滲透(RO)技術(shù)是市政污水處理過程中獲取淡水資源的常用技術(shù)。RO濃水高度富集了污水中的各種污染物成分,若不經(jīng)合理處理便直接排放會嚴(yán)重污染水環(huán)境。憑借氧氣利用率高、同步硝化反硝化等優(yōu)勢,膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)在市政污水資源化利用領(lǐng)域特別是RO濃水深度處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文首次將MABR應(yīng)用于市政反滲透濃水的脫氮處理,該濃水具有總氮濃度高、碳氮比低、鹽度高的特點。本文系統(tǒng)考察了曝氣壓力、碳氮比、水力停留時間等運行參數(shù)對MABR系統(tǒng)脫氮效能的影響,并通過間歇模式跟蹤含氮物質(zhì)的濃度變化,解析氮降解路徑,隨后通過鹽度提升沖擊實驗,進(jìn)一步探究鹽度對脫氮效果的影響,最后通過長期運行考察MBAR脫氮的穩(wěn)定性。結(jié)果表明:MABR系統(tǒng)的運行參數(shù)控制在適宜范圍內(nèi)時,才能發(fā)揮最優(yōu)的硝化反硝化效率。當(dāng)水力停留時間、曝氣壓力、碳氮比分別控制為24 h、0.02 MPa、5.8時,MABR實現(xiàn)最優(yōu)TN去除率79.2%,單位膜面積TN去除負(fù)荷達(dá)到0.73 g/m~2d;高鹽度對亞硝氮氧化過程和反硝化過程均有抑制作用,進(jìn)水鹽度提升會導(dǎo)致總氮去除率下降,當(dāng)反滲透濃水NaCl添加量小于20 g/L時,MABR可保持70%以上的總氮去除率;MABR在長期運行時保持穩(wěn)定的脫氮效率,表現(xiàn)出長期應(yīng)用的潛力。另外,本文通過16s rDNA高通量測序?qū)ι锬?nèi)微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性進(jìn)行了分析,探究鹽度提升對群落演替的影響。結(jié)果表明:高鹽度對微生物菌群豐度及多樣性均有明顯的削弱作用;MABR系統(tǒng)存在多種反硝化方式。本研究闡明了MABR應(yīng)用于低C/N比市政反滲透濃水脫氮的可行性,為相應(yīng)MABR技術(shù)的研發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703
【圖文】：

圖 1-1 MABR 工作原理圖Fig. 1-1 The schematic diagram of MABR systemMABR的主要技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在無泡曝氣、異向傳質(zhì)和生物膜分層結(jié)構(gòu)等方面。（1）無泡曝氣MABR通過曝氣膜進(jìn)行無泡曝氣，不論是采用微孔膜時氧氣從微孔進(jìn)入生物膜，還是采用致密膜時氧氣通過溶解擴(kuò)散作用進(jìn)入生物膜，氧氣進(jìn)入水體時都不會產(chǎn)生氣泡，理論上可以實現(xiàn)100%的氧氣利用。相比之下，作為傳統(tǒng)好氧生物法的常規(guī)供氧方式，鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣通常低于20%的氧氣利用率劣勢明顯[30]。這兩種曝氣方式在過程中會產(chǎn)生較大氣泡，且當(dāng)所處理的污水含有可揮發(fā)性有機(jī)物時，氣體會攜帶可揮發(fā)性有機(jī)物擴(kuò)散至空氣中，對大氣造成污染[31]。高氧氣利用率使MABR在相同的氧氣消耗下需要的供養(yǎng)壓力更低，可直接降低能耗，對于減少運行成本有重要意義[32]。相比于常規(guī)的曝氣方式，MABR無泡曝氣的主要優(yōu)勢有以下幾點：

水方面具有巨大潛力。另外，無泡曝氣時也可避免因微生物分泌物或表面活性劑導(dǎo)致的泡沫現(xiàn)象[36]。ⅳ) 防止生物膜脫落MABR中的曝氣膜除曝氣功能外，還是生物膜生長的良好載體。微生物依附于膜外壁面生長形成生物膜，無泡曝氣不產(chǎn)生氣泡，生物膜不會受到氣泡的摩擦，因此不易脫落[37,38]。（2） 異向傳質(zhì)MABR 的異向傳質(zhì)指的是氧氣和污染物分別從生物膜兩側(cè)進(jìn)入生物膜內(nèi)，氧氣從生物膜內(nèi)部到外部濃度遞減，而污染物從生物膜外部到內(nèi)部濃度遞減[39]。如圖 1-2（b）所示，MABR 采用曝氣膜進(jìn)行曝氣，氧氣首先接觸生物膜附著在膜表面的一側(cè)，隨后向生物膜外側(cè)傳遞，形成由內(nèi)向外遞減的濃度梯度。而污水中的有機(jī)質(zhì)首先與生物膜外側(cè)接觸，逐漸向生物膜內(nèi)側(cè)傳遞，形成由外向內(nèi)遞減的濃度梯度。如圖 1-2（a）所示，在傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器中，氧氣和有機(jī)物的傳遞方向相同，均從生物膜外部向內(nèi)部遞減。

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文（3）生物膜分層結(jié)構(gòu)不同微生物具有不同特性，對生長環(huán)境的需求大不相同。MABR 中異得生物膜中有機(jī)質(zhì)和溶解氧濃度形成梯度分布，與傳統(tǒng)生物反應(yīng)器有較對應(yīng)著獨特的分層結(jié)構(gòu)及功能分區(qū)，適宜多種特性的微生物在同一反應(yīng)繁殖。如圖 1-3 所示，生物膜從與膜表面接觸的一側(cè)至與液相接觸的一好氧層、兼氧層和厭氧層，活性分層內(nèi)微生物良好的生物協(xié)同性使 M實現(xiàn)高效的有機(jī)質(zhì)降解以及脫氮除磷。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2750236