【摘要】： 淹沒式膜生物反應(yīng)器(submerged membrane bioreactor, SMBR)與傳統(tǒng)污水處理工藝相比具有許多優(yōu)勢(shì),但膜污染問題限制了其廣泛應(yīng)用,同時(shí)MBR普遍使用較大的氣水比來控制膜污染,造成了反應(yīng)器中脫氮所需的缺氧、厭氧環(huán)境的缺失,導(dǎo)致脫氮效果不佳。為解決以上問題,同時(shí)降低SMBR的運(yùn)行能耗,本文首次研究了氣水交替膜生物反應(yīng)器(membrane aeration/filtration alternate membrane bioreactor, AMBR)處理生活污水的工藝特征及效能,在優(yōu)化了運(yùn)行條件的基礎(chǔ)上,考察了該反應(yīng)器處理生活污水同步脫氮除有機(jī)物的效果,并進(jìn)行了膜污染控制效能分析。 針對(duì)目前常用的疏水性微孔膜材料曝氣過程中泡點(diǎn)低、供氧能力有限的缺點(diǎn),結(jié)合泥水分離對(duì)膜材料性能的要求,對(duì)選定的疏水性聚丙烯中空纖維膜進(jìn)行了親水預(yù)處理,以提高膜材料的供氧能力及出水性能,使其能滿足AMBR對(duì)膜材料的要求。試驗(yàn)結(jié)果表明:以乙醇為親水劑,采用吸附法能有效提高膜材料的親水性。預(yù)處理5min以上的膜材料,其供氧能力已得到了較大的改善,泡點(diǎn)由原膜材料的1.5kPa增至107kPa,供氧能力為原膜材料的6倍,達(dá)到了16.4g/m2·h。經(jīng)預(yù)處理后的膜材料出水性能也大大提高,在通量為50L/m2·h時(shí),抽吸負(fù)壓僅為12kPa;而未經(jīng)預(yù)處理的膜材料,在抽吸負(fù)壓為78kPa時(shí)仍無法出水。 通過考察膜曝氣的影響因素,為膜曝氣應(yīng)用于水體充氧及后續(xù)的AMBR運(yùn)行提供基礎(chǔ)參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明:膜腔內(nèi)氣壓、水力條件和水質(zhì)對(duì)膜曝氣充氧效果有較大影響,而淹沒深度對(duì)膜曝氣充氧效果影響不大。在膜腔內(nèi)氣壓低于泡點(diǎn)的條件下,充氧速率及充氧能力隨膜腔內(nèi)壓力的增加而上升;而在一定范圍內(nèi)增加膜表面的水流流速有利于提高膜曝氣的供氧能力;水質(zhì)的惡化會(huì)導(dǎo)致膜曝氣的供氧能力下降。而膜組件在10~40cm的淹沒深度范圍內(nèi),水深對(duì)膜曝氣充氧效果基本無影響。 為優(yōu)化AMBR運(yùn)行條件,考察了混合液DO、原水C/N比和反應(yīng)器的交替周期對(duì)AMBR運(yùn)行效果的影響,同時(shí)研究了AMBR對(duì)污染物的去除負(fù)荷。試驗(yàn)結(jié)果表明:AMBR在混合液中DO含量為0.5mg/L時(shí)具有較好的同步脫氮除有機(jī)物效果,對(duì)COD、NH3-N和TN的去除率分別為94.5%、96%和78.4%。在原水C/N比為3~10的范圍內(nèi),AMBR均能有效去除COD和NH3-N,但TN的去除隨C/N比的增加而增加。AMBR在交替周期為0.75~3h時(shí),均具有較好的膜污染控制效果,結(jié)合較長的交替周期有利于減少氧損失率的特性,最終確定較優(yōu)交替周期為3h。在最大膜腔內(nèi)供氧壓力為200kPa的前提下,AMBR對(duì)COD、NH3-N和TN的最大去除負(fù)荷分別為84.9g/m2·d、6.6g/m2·d和6.5g/m2·d。 AMBR生活污水處理效能研究表明:該工藝具有穩(wěn)定良好的同步脫氮除有機(jī)物效果,而膜過濾出水方式也能有效地截留SS。在連續(xù)運(yùn)行的120d時(shí)間里,AMBR對(duì)COD、NH3-N、TN和SS的去除率分別高于97%、90%、75%和99%。與傳統(tǒng)SMBR的對(duì)比研究表明:兩種MBR對(duì)COD和NH3-N去除效果基本一致,但AMBR具有更好的TN去除效果。中試研究表明:實(shí)際生活污水的C/N比在4的條件下,AMBR對(duì)TN的去除效果有限。通過添加葡萄糖,當(dāng)原水C/N比提高至6時(shí),反應(yīng)器出水TN能低于15mg/L,達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A的要求。 AMBR膜污染控制研究表明:與傳統(tǒng)SMBR相比,AMBR具有更好的膜污染控制能力。由于較低的混合液污泥濃度、混合液粘度和表面泥層中EPS的含量以及周期性的反沖洗有利于降低膜污染,AMBR反應(yīng)器在連續(xù)運(yùn)行的50d里,膜組件的TMP值始終維持在-10~-15kPa左右;而SMBR在運(yùn)行至27d時(shí),膜組件的TMP值已超到-30kPa的預(yù)設(shè)清洗值,需對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗。AMBR在經(jīng)連續(xù)運(yùn)行120d后,膜組件的TMP值無明顯變化。對(duì)運(yùn)行結(jié)束后的膜組件進(jìn)行了化學(xué)清洗,與新膜組件相比,膜組件的曝氣及出水性能無明顯變化。AMBR工藝的氧利用率高于70%,以本試驗(yàn)過程中采用的模擬生活污水為例,耗氧成本為0.285元/噸。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

a)×10 000 b)×50 000圖 2-1 中空纖維膜掃描電鏡圖Fig.2-1 SEM pictures of hollow fiber membrane2.1.2 試驗(yàn)原水

圖 2-6 AMBR 中試試驗(yàn)裝置Fig.2-6 Pilot study experimental setup of AMBR試驗(yàn)過程分為三個(gè)階段：第一階段為運(yùn)行過程中的前 25d，采用的原水為生活污水，C/N 比為 4 左右；第二階段為第 26d 至 45d，在原水中投加量葡萄糖，使原水的 C/N 比達(dá)到 5 左右；第三階段為第 46d 至 65d，增加

c) 疏水膜(×30 000) d) 預(yù)處理后的膜(×30 000)圖 3-7 預(yù)處理前后膜材料吸附 BSA 后的 SEM 圖Fig.3-7 SEM pictures of membrane after BSA adsorption圖 3-6 可知，對(duì)于疏水性膜材料，其對(duì) BSA 的吸附量較大，達(dá)g/m2，隨著膜預(yù)處理時(shí)間的延長，其吸附量迅速下降，至 5min 以2

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 彭茜;自生動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器中膜形成與污染機(jī)理及調(diào)控策略[D];山東大學(xué);2011年

2 姚淑娣;微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)自生動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)器運(yùn)行效能及膜演化形成影響的研究[D];山東大學(xué);2012年

3 王平;XDLVO理論解析溶解性微生物產(chǎn)物微濾膜污染機(jī)制[D];山東大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2783150