MBR处理船舶生活污水的效能及膜污染机理试验研究

【摘要】：随着海洋环境保护意识的不断加强，防止和控制海洋污染已受到许多国家的重视，国际海事组织（IMO）也对船舶污水的处理标准进行了严格的规定。船舶生活污水由于水质水量变化大、污染负荷高以及易受颠簸、震动等特点，传统的生物处理技术难以达到处理要求。膜生物反应器（MBR）将膜分离技术和生物处理技术进行有机结合，具有体积小、出水水质稳定、抗负荷冲击力强以及一体化程度高等优点，在船舶生活污水处理领域具有显著的优势。但是，膜污染以及由此造成的清洗频繁、膜寿命较短及处理成本高等问题一直是MBR技术亟待解决的问题。因此，优化运行参数、研究膜污染机理对于控制MBR膜污染、降低其运行成本具有重要意义。 本研究采用聚丙烯中空纤维微滤膜膜生物反应器对船舶生活污水进行处理，考察了MBR的启动特性、运行参数及膜污染机理，具体研究内容如下： 1、对MBR处理船舶生活污水的启动特性和抗冲击负荷能力进行了研究，考察了曝气强度和抽吸压力对MBR去污效能的影响； 2、考察了MBR对COD、NH3-N、TN、TP以及浊度的去除效果； 3、考察了MBR长期运行过程中活性污泥浓度与其组成性质的内在关系，分析了不同活性污泥浓度下胞外聚合物（EPS）、溶解性微生物产物（SMP）及其主要成分多糖、蛋白质的含量变化； 4、采用SPSS统计软件分析了EPS、SMP和污泥容积指数（SVI）对膜污染的影响，分析了膜污染机理并分析了EPS与SMP、SVI的相关关系； 5、考察曝气强度对膜通量、膜污染速率和活性污泥性质的影响，并分析了曝气强度对膜面污染物成分的影响； 6、考察了抽吸压力对膜通量、膜污染速率和活性污泥性质的影响，分析了不同抽吸压力下，活性污泥中EPS和SMP的变化及其对膜污染的影响； 7、考察膜清洗后通量恢复情况，采用扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDX）、傅里叶红外光谱（FTIR）及核磁共振技术（NMR）等技术对膜面特征及污染物结构和元素进行了分析，深入地分析了MBR处理船舶生活污水过程中的膜污染机理。 【关键词】：膜生物反应器 船舶生活污水 运行参数 膜污染机理 胞外聚合物
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U664.92
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 背景11
• 1.2 船舶生活污水处理研究概况11-14
• 1.2.1 船舶生活污水概述11-12
• 1.2.2 船舶生活污水排放标准12-13
• 1.2.3 船舶污水处理技术研究进展13-14
• 1.3 MBR 污水处理技术14-18
• 1.3.1 膜分离技术14-15
• 1.3.2 膜生物反应器15-16
• 1.3.3 膜生物反应器分类16-17
• 1.3.4 膜生物反应器在污水处理中的研究和应用17-18
• 1.4 MBR 膜污染及膜污染影响因素18-22
• 1.4.1 膜污染机理18-19
• 1.4.2 膜及膜组件性质的影响19-20
• 1.4.3 基质及活性污泥混合液性质的影响20-21
• 1.4.4 操作条件的影响21-22
• 1.5 本论文的研究目的、意义和内容22-24
• 1.5.1 研究目的和意义22-23
• 1.5.2 研究内容23-24
• 第2章 试验材料与方法24-29
• 2.1 试验材料24
• 2.1.1 膜组件及膜材料24
• 2.1.2 试验试剂24
• 2.2 检测方法24-29
• 2.2.1 常规水质检测指标24-25
• 2.2.2 胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物产物（SMP）的提取与分析25
• 2.2.3 多糖和蛋白质的测定25-26
• 2.2.4 扫描电镜及图像分析（SEM）26-27
• 2.2.5 能谱仪分析（EDX）27
• 2.2.6 傅里叶红外光谱分析（FTIR）27
• 2.2.7 核磁共振（NMR）27-29
• 第3章 MBR 处理船舶生活污水的效能及影响因素29-41
• 3.1 试验装置与运行条件29-31
• 3.1.1 试验装置29-30
• 3.1.2 运行条件30
• 3.1.3 接种污泥及进水水质30-31
• 3.2 MBR 启动期和稳定期对污染物的去除特性31-37
• 3.2.1 对 CODCr的去除特性31-32
• 3.2.2 对 NH3-N 和 TN 的去除特性32-35
• 3.2.3 对 TP 的去除特性35
• 3.2.4 对浊度的去除特性35-36
• 3.2.5 膜通量的变化36-37
• 3.3 MBR 运行条件对除污染效能的影响37-39
• 3.3.1 曝气强度不同对 MBR 除污染效能的影响37-38
• 3.3.2 抽吸压力不同对 MBR 除污染效能的影响38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 MBR 膜污染影响因素分析41-57
• 4.1 试验部分41-42
• 4.2 活性污泥性质对膜污染的影响分析42-48
• 4.2.1 污泥浓度对膜污染的影响42-44
• 4.2.2 EPS 对膜污染的影响44-46
• 4.2.3 SMP 对膜污染的影响46
• 4.2.4 蛋白质/多糖比（p/c）对膜污染的影响46-47
• 4.2.5 SVI 与膜污染的关系47-48
• 4.3 曝气强度对膜污染的影响分析48-53
• 4.3.1 膜过滤性能49-50
• 4.3.2 对活性污泥性质的影响50-51
• 4.3.3 膜表面污泥层污染物分析51-53
• 4.4 抽吸压力对膜污染的影响分析53-55
• 4.4.1 膜过滤性能53-54
• 4.4.2 对活性污泥性质的影响54-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第5章 膜污染分析57-65
• 5.1 膜清洗57
• 5.2 膜微观结构分析57-60
• 5.2.1 活性污泥性质对膜表面滤饼层形态的影响57-59
• 5.2.2 曝气强度对膜表面滤饼层形态的影响59-60
• 5.3 膜面有机污染物成分分析60-63
• 5.3.1 FTIR 傅里叶红外光谱分析60-62
• 5.3.2 NMR 核磁共振分析62-63
• 5.4 EDX 能谱分析63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果73-74
• 致谢74

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