【摘要】：膜曝氣生物膜反應器(MABR)主要由曝氣膜和生物膜兩個主要組成部分,將傳統(tǒng)的生物膜技術與氣體分離膜技術進行耦合。曝氣膜以無泡曝氣的形式向生物膜供氧。生物膜中的微生物對水中的碳,氮,磷等污染物進行降解,使水體得以凈化。MABR技術具有無泡曝氣、異相傳質和生物膜分層等特點,使MABR在污水處理中具有獨特的優(yōu)勢。1.本實驗設計了一種適用于海上鉆井平臺采油廢水處理的新型MABR耦合技術,本技術結合了MABR技術和臭氧-生物活性炭(O_3-BAC)技術。實驗過程中,探究了曝氣壓力和水流流速對MABR處理效果的影響以及處理時間對O_3-BAC的影響。結果顯示,在最佳運行條件下,COD、油含量、總氮(TN)和氨氮(NH_4~+-N)的平均出水濃度分別為45 mg/L、2.7 mg/L、6.8 mg/L和2.8 mg/L,達到了海上鉆井平臺采油廢水的排放標準。本實驗證實了水解酸化和好氧氧化反應能夠在同一個MABR系統(tǒng)中進行,從而提高了系統(tǒng)對采油廢水的處理效果。通過計算得出,BAC上吸附的有機物中僅有25.2%沒有被微生物降解,留在活性炭中,其余的有機物都被BAC上的微生物降解去除。與傳統(tǒng)的活性炭相比,BAC能夠顯著提高活性炭的使用壽命。MABR與O_3-BAC耦合技術在采油廢水處理方面具有現(xiàn)實應用前景。2.MABR技術與ADB350M(一種石油工程菌)結合用于處理海面浮油,同時,以鼠李糖脂為分散劑對浮油進行乳化處理。實驗過程中探究了鼠李糖脂/石油質量比、氮、磷添加量、曝氣壓力和裝置旋轉速度對MABR處理效果的影響。結果顯示,在最優(yōu)操作條件下,出水中COD、油含量、總磷(TP)和總氮(TN)的平均濃度分別為39 mg/L、2.3 mg/L、0.29 mg/L和1.9 mg/L。在處理過程中,ADB350M石油工程菌能緊密附著在MABR曝氣膜上,與直接往海水中撒工程菌相比,可以減少工程菌隨海水的流失。鼠李糖脂的添加會改變胞外聚合物(EPS)中多糖/蛋白質的比值,從而提高生物膜的疏水性�？傊�,MABR系統(tǒng)對海水中浮油和其他污染物具有顯著的去除效果。3.本實驗設計并探究了強化的MABR系統(tǒng)在河道水體凈化方面的應用。在第一個階段,只對四個膜組件進行曝氣,另外四個膜組件沒有曝氣,促使生物膜中形成穩(wěn)定的好氧微生物和厭氧微生物菌群,能夠使水解酸化、好氧氧化、硝化反硝化反應同步發(fā)生。在第二個階段,所有的膜組件都進行供氣曝氣,而且往河水中添加聚羥基脂肪酸酯(PHA)作為補充碳源,促進微生物生長。微生物在利用PHA的同時,會消耗水中的氮磷污染物。在第28天,強化的MABR裝置從水中取出,防止污染物再次釋放到水體中去。在處理過程中,出水中COD、UV254,NH_4~+-N、TN、TP和濁度的平均濃度分別為35 mg/L、0.03 cm~(-1)、0.21 mg/L、1.5mg/L、0.23 mg/L和3.12 NTU。強化的MABR系統(tǒng)對河道水具有良好的處理效果。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【圖文】：

水體的邊界層，這樣可以在很大程度上減小氧氣的度和氧氣的利用率（可以達到100%）[97,98]； 同步脫氮除碳與污染物從相反方向進行傳遞，通過調(diào)節(jié)曝氣壓力度，使生物膜能夠分層，不同的層形成不同的功能的硝化反硝化能夠同步進行[94]； 避免生物膜脫落R中的微生物附著在中空纖維膜的的側壁上，采用氣泡對生物膜的摩擦，能在一定程度上避免生物 防止二次污染無泡曝氣方式處理含揮發(fā)性有機污染物的污水時入大氣中，防止二次污染的發(fā)生；在處理含表面活泡沫[101]。生物膜獨特的分層結構

圖 2-1 反應器工藝流程圖Fig. 2-1 Schematic diagram of the reactor如圖2-1所示，MABR和O3-BAC耦合裝置主要由儲水池、MABR反應池、臭氧氧化裝置和生物活性炭等幾部分組成。儲水池主要用來儲存采油廢水，采油廢水通過計量泵抽到MABR反應池里，通過調(diào)節(jié)計量泵流量可以控制進水量。MABR反應池是由有機玻璃粘連而成，有效容積為6 L，長寬高分別為30 cm，12cm和20 cm。膜組件通過10次回折固定在膜架上，膜組件的填充密度為83.7 m2/m3。膜絲均勻分布在反應池里

圖 2-2 不同曝氣壓力下不同生物膜深度的 DO 濃度Fig. 2-2 DO concentrations of different biofilm depths at different aerapressures曝氣壓力分別為 0.1 MP、0.15 MP 和 0.2 MP 時，不同生物膜厚度的度變化情況如圖 2-2。當曝氣壓力為 0.2 MP 時，不同生物膜后的 DO 濃度高，整個生物膜處于好氧狀態(tài)下，且生長的主要為好養(yǎng)微生物；當曝氣0.1 MP 時，生物膜的分層結構能夠實現(xiàn)，但是從圖 2-2 可以看出，除了靠膜的一小層生物膜的 DO 濃度較高，其余的生物膜的 DO 濃度基本上都低mg/L，因此在曝氣壓力為 0.1 MP 時，生物膜基本上都處于缺氧狀態(tài)，只曝氣膜的一小層處于好氧狀態(tài)；當曝氣壓力為 0.15 MP 時，生物膜的分層在 0.1 MP 的時候要好很多，生物膜具有好氧層、兼氧層和厭氧層，能夠同功能的微生物生長[147]。2.7.1.2 曝氣壓力對 COD 和含油量去除效果的影響

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