MBR脱氮除磷工艺在城市污水处理中的工程应用研究

【摘要】：膜-生物反应器(MBR)技术以其优质和稳定的出水水质在国内得到了越来越广泛地应用。随着污水处理对脱氮除磷要求的提高，MBR脱氮除磷工艺的开发和研究得到了广泛关注。本研究以无锡地区3座处理城市污水的MBR脱氮除磷工程为研究对象，从污染物去除效果、动力学参数测定及系统运行稳定性3方面对MBR脱氮除磷工艺进行了监测与优化。研究得到以下主要结论： 3座MBR脱氮除磷工程对各污染物具有良好的去除效果，出水COD、TN、NH_4~+-N和TP均能够达到且远低于国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A排放标准；COD、NH4+-N和TP的去除率基本能够达到90%以上，TN去除率达75%-85%。 测定了3座MBR脱氮除磷工程的好氧污泥动力学参数，其中测得异养菌衰减系数KdH为0.14-0.25d-1、自养菌衰减系数KdA为0.20-0.48d-1，异养菌理论产率系数YH为0.52-0.55gVSS/gCOD、自养菌理论产率系数YA为0.22-0.29gVSS/gCOD，COD的最大基质比去除速率vmax为1.27-1.78gCOD/(gVSS·d)、半饱和常数Ks为24.27-41.27mgCOD/L，氨氮的最大基质比去除速率vmN为0.11-0.15gN/(gVSS·d)、半饱和常数KN为2.35-2.63mgN/L，为今后的MBR工艺的工程设计和理论研究提供了参考依据和数据基础。 对3座MBR脱氮除磷工程的系统运行稳定性进行分析发现，每处理1吨水所需能耗为0.51~0.68kWh。从各单元的能耗分布看，好氧池和膜池是主要的耗能单元，耗能所占比例超过70%；从能耗的功能组成上看，曝气能耗所占比例最大，其中，好氧池风机和膜擦洗风机是主要的耗能设备。如何降低MBR的运行能耗，是MBR实际应用中需要解决的重要问题。 根据目前的技术水平对MBR工艺进行优化设计后发现，与CAS工艺相比，优化设计后的MBR工艺的污染物的单位成本的去除量要略高。今后，通过进一步节能降耗的研究，MBR工艺的经济性预计还会提高。 【关键词】：膜-生物反应器 动力学参数 膜污染 系统稳定性 运行能耗
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 城市污水脱氮除磷的意义10
• 1.2 MBR 脱氮除磷的优势及工程应用10-17
• 1.2.1 MBR 简介10-11
• 1.2.2 生物脱氮除磷原理11-13
• 1.2.3 MBR 脱氮除磷的优势13-14
• 1.2.4 MBR 脱氮除磷工艺14-15
• 1.2.5 MBR 脱氮除磷的工程应用15-17
• 1.3 MBR 脱氮除磷工程中尚需研究的课题17
• 1.4 研究目标与内容17-21
• 1.4.1 研究目标17-18
• 1.4.2 研究内容18
• 1.4.3 技术路线18-21
• 第2章 MBR脱氮除磷工程的长期监测与评价21-71
• 2.1 MBR 脱氮除磷工程的概况与监测分析方法21-29
• 2.1.1 MBR 脱氮除磷工程的概况21-26
• 2.1.2 监测分析项目与方法26-29
• 2.2 污染物去除效果29-39
• 2.2.1 COD29-31
• 2.2.2 氨氮31-33
• 2.2.3 总氮33-36
• 2.2.4 总磷36-39
• 2.3 污染物负荷对去除效果的影响39-47
• 2.3.1 COD 负荷及其对 COD 去除的影响39-43
• 2.3.2 氨氮负荷及其对硝化作用的影响43-47
• 2.4 沿程污染物浓度及降解速率计算47-52
• 2.4.1 污染物浓度的沿程变化情况47-49
• 2.4.2 沿程污染物降解速率计算49-52
• 2.5 污染物去除途径分析52-58
• 2.5.1 磷的去除途径分析53-55
• 2.5.2 氮的去除途径分析55-57
• 2.5.3 COD 的去除途径分析57-58
• 2.6 污泥混合液性质58-68
• 2.6.1 污泥浓度58-60
• 2.6.2 滤纸过滤性和沉降性60-62
• 2.6.3 污泥颗粒粒径分布62-64
• 2.6.4 污泥的硝化活性64-65
• 2.6.5 膜池污泥含磷量与释磷/吸磷特性65-68
• 2.7 本章小结68-71
• 第3章 MBR实际工程中污泥动力学参数测定71-89
• 3.1 试验仪器与方法71-75
• 3.1.1 试验仪器与装置71-72
• 3.1.2 试验原理与方法72-75
• 3.2 微生物增殖动力学参数测定结果75-78
• 3.2.1 异养菌衰减系数和自养菌衰减系数75-76
• 3.2.2 异养菌产率系数和自养菌产率系数76-78
• 3.3 污染物降解动力学参数测定结果78-83
• 3.3.1 COD 最大比去除速率和去除半饱和常数78-81
• 3.3.2 氨氮最大比去除速率和去除半饱和常数81-83
• 3.4 工程 MBR 与小中试 MBR 动力学参数对比83
• 3.5 MBR 与 CAS 工艺动力学参数对比83-85
• 3.5.1 衰减系数对比84
• 3.5.2 产率系数对比84-85
• 3.5.3 最大比去除速率与饱和常数对比85
• 3.6 动力学参数数据核算85-86
• 3.6.1 COD 降解动力学参数核算85-86
• 3.6.2 氨氮降解动力学参数核算86
• 3.7 本章小结86-89
• 第4章 MBR系统运行稳定性分析89-108
• 4.1 MBR 工程膜污染状况及膜清洗有效性分析89-95
• 4.1.1 跨膜压差与膜通量变化情况89-93
• 4.1.2 清洗方式和效果93-95
• 4.2 MBR 工艺能耗与运行成本分析95-102
• 4.2.1 能耗组成及分布95-99
• 4.2.2 运行成本组成99-102
• 4.3 MBR 与 CAS 工艺的经济性对比分析102-105
• 4.3.1 以 B 厂为模型进行分析102-104
• 4.3.2 以优化设计的 MBR 工艺为模型进行分析104-105
• 4.4 本章小结105-108
• 第5章 结论和建议108-111
• 5.1 结论108-109
• 5.1.1 污染物去除效果108
• 5.1.2 动力学参数108-109
• 5.1.3 系统运行稳定性109
• 5.2 建议109-111
• 参考文献111-117
• 致谢117-118
• 个人简介118

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