复合式预涂动态膜生物反应器处理生活污水研究

【摘要】：膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术与生物处理技术有机结合的一种高效污水处理新工艺,具有处理效果稳定、出水水质好、能耗低、结构紧凑占地面积小、运行管理简单、剩余污泥少等优点,但膜组件价格高及膜污染问题限制了其进一步的推广与应用。 本文采用填料生物反应器与动态膜技术组合的复合式预涂动态膜生物反应器(CPDMBR)处理生活污水。基膜选用廉价的工业滤布,经粉末活性炭预涂后形成预涂动态膜以增强膜组件的过滤性能；在生物反应器中加入填料,提高微生物量,加强系统的处理效果。试验研究了动态膜的最佳预涂液浓度及复合系统对生活污水中污染物的去除效果和机理；探讨了不同运行条件和方式下系统对各污染物的去除率；同时还研究了生物反应器中膜污染的成因,膜通量的变化规律和膜清洗后的恢复情况。主要研究结果如下： (1)筛选得到涤纶短纤维滤布作为膜基材,用粉末活性炭溶液预涂膜,当预涂液浓度为0.70 g·L-1时,形成的预涂动态膜过滤性能较好。 (2)抽吸式CPDMBR在HRT9h、DO3.3～3.8mg·L-1的工艺条件下处理生活污水,稳定运行后,浊度的去除率可达100%,COD、TN、TP的平均去除率分别为92.59%、73.51%、81.06%。 (3)在重力自流的出水方式下,采用阶梯式压力步长法测定膜的临界压力,在污泥浓度为4.9-5.6 mg·L-1,曝气量为500 L·h-1的情况下,本试验所用动态膜的临界压力范围为25～30 cmH2O,即2.45-2.94 kPa。连续运行试验表明,反应器对污染物的处理效果较好,COD、TN的平均去除率分别为93.75%和67.74%。 (4)膜生物反应器中不可避免地存在膜污染的问题。在抽吸式动态膜生物反应器运行过程中,膜污染呈现“2阶段”性。滤饼层阻力是导致膜污染的最主要因素,占总量的78.9%,这种污染属可逆污染,清洗后即可消除；膜孔堵塞与吸附阻力只占17.0%,用高速水流冲洗也可除去,用刷子刷洗膜通量可100%恢复。 (5)重力自流式动态膜生物反应器的运行周期约为30天,当曝气强度为600 L·h-1,污泥浓度为4600-5200 mg·L-1时能有效减缓膜污染。预涂后膜的阻力稍有增加。在重力自流下滤饼层仍是造成膜污染的最主要因素,占总阻力的90.4%。膜污染后经水力清洗通量可恢复96%,刷子刷洗后通量几乎可恢复至100%。 【关键词】：复合式预涂动态膜生物反应器 生活污水 膜通量 膜污染
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 研究背景11
• 1.2 膜生物反应器技术11-16
• 1.2.1 膜生物反应器的分类和特点12-13
• 1.2.2 膜生物反应器的研究进展及存在的问题13-16
• 1.3 动态膜生物反应器的出现与发展16-20
• 1.3.1 动态膜技术16
• 1.3.2 动态膜生物反应器的研究现状16-19
• 1.3.3 动态膜生物反应器存在的问题及发展方向19-20
• 1.4 本课题研究的意义与目的20
• 1.5 研究内容与创新点20-22
• 1.5.1 研究内容20-21
• 1.5.2 创新点21-22
• 2 预涂PAC动态膜基材的筛选及制备22-29
• 2.1 膜基材的筛选22-25
• 2.1.1 基膜材料及其性能22-23
• 2.1.2 筛选方法及结果23-25
• 2.2 预涂PAC动态膜的制备及其性能表征25-28
• 2.2.1 预涂装置和试验方法25-26
• 2.2.2 预涂PAC动态膜最佳预涂浓度的确定26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 3 抽吸式CPDMBR处理生活污水的研究29-43
• 3.1 试验装置和分析方法29-31
• 3.1.1 试验装置29-30
• 3.1.2 污水水质与试验运行参数30
• 3.1.3 测定项目及分析方法30-31
• 3.2 动态膜生物反应器的启动研究31-34
• 3.2.1 启动期污泥的培养与填料挂膜31-32
• 3.2.2 启动期复合式动态膜生物反应器对污水处理效果分析32-34
• 3.3 反应器最佳运行条件研究34-38
• 3.3.1 HRT对污染物去除率的影响34-35
• 3.3.2 DO对污染物去除率的影响35-36
• 3.3.3 污染负荷对污染物去除率的影响36-38
• 3.4 反应器稳定运行研究38-41
• 3.4.1 对浊度的去除效果38
• 3.4.2 对COD的去除效果38-40
• 3.4.3 对TN的去除效果40-41
• 3.4.4 对TP的去除效果41
• 3.5 反应器中活性污泥情况41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 4 重力自流式CPDMBR处理生活污水研究43-48
• 4.1 试验装置43
• 4.2 CPDMBR反应器的试验结果43-47
• 4.2.1 临界压力的测定43-45
• 4.2.2 DMBR对污染物的去除效果45-47
• 4.3 本章小结47-48
• 5 复合式预涂动态膜生物反应器的膜污染研究48-60
• 5.1 膜污染48-52
• 5.1.1 膜污染的形成原因48
• 5.1.2 膜污染的影响因素48-49
• 5.1.3 减缓膜污染的措施49-50
• 5.1.4 膜清洗的方法50-52
• 5.2 复合式动态膜生物反应器的膜污染过程研究52-58
• 5.2.1 抽吸式复合动态膜生物反应器的膜污染分析52-54
• 5.2.2 重力自流式复合动态膜生物反应器的膜污染分析54-58
• 5.3 动态膜清洗研究58
• 5.4 本章小结58-60
• 6 结论与建议60-62
• 6.1 结论60-61
• 6.2 建议61-62
• 参考文献62-66
• 个人简历66-67
• 致谢67

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