复合式膜生物反应器处理城市污水中试研究

【摘要】： 基于活性污泥法的好氧MBR工艺可有效去除污水中的有机污染物,硝化作用强而反硝化作用弱,因此脱氮除磷效率不高,要提高其脱氮除磷功效,常采用的方法是增加前置反硝化单元,还需要污水及污泥回流系统,致使MBR处理系统复杂、HRT长、能耗高。本研究通过在MBR中投加填料的方式增加固定相生物量从而形成独特的复合式膜生物反应器(Hybrid Membrane Bioreacter,HMBR),使反应器中同时拥有悬浮生长和附着生长的多相微生物,共同承担去除有机污染物的作用并提高脱氮除磷功效,经过在西安市北石桥污水净化中心中试试验,对复合式膜生物反应器处理城市污水的效能、膜污染特征、处理水回用特性等方面进行了研究。 研究表明,在总生物量相当的情况下,复合式膜生物反应器(HMBR)较常规膜生物反应器(CMBR)能进一步提高对有机物和氨氮的去除效果;随着附着生物膜量的增加,TN和TP的去除率也随之增加,但要进一步提高HMBR出水水质,生物膜厚度控制是关键。 连续运转结果显示,HMBR出水的浊度小于0.5NTU(平均值0.178NTU),SS未检出,色度值在20-49度之间(平均值28度),COD浓度为12.71-33.36mg/L(平均值22.55mg/L,平均去除率93.9%),BOD浓度为4.9-13.6mg/L(平均值6.2mg/L,平均去除率96.95%),NH_3-N浓度在0.05-1.35mg/L之间(平均值0.35mg/L,平均去除率98.8%),TN浓度在6.87-18.65mg/L之间(平均值14.64mg/L,平均去除率56.05%),TP浓度在0.13-3.26mg/L之间(平均值1.39mg/L,平均去除率70.15%),对总大肠杆菌群和细菌总数的去除率达3-4log以上。膜出水经消毒处理后可完全满足《城市污水处理回用城市杂用水水质标准》(GB /T18920-2002)。 对HMBR系统经常性的镜检发现,悬浮相和附着相上形成了大量以丝状菌为骨架的菌胶团,丝状菌优先存活在生物膜上,因此反应器系统内污泥沉降性良好;两相中还存活大量的原生动物和后生动物,悬浮相和附着相的微生物种类大体相当,但因载体上生物膜生存环境相对稳定,使得附着相中的微生物数量占优势,说明生物膜在生物降解过程中具有重要的作用。 在最佳操作条件下,HMBR系统的一个正常运行周期可达116天,说明该系统的膜污染缓慢。通过对混合液、生物膜和膜丝表面滤饼层三相中EPS的监测及其成分分析,认为能延缓膜污染的主要原因是由于生物膜的加入,使得附着型生物量增加而悬浮型生物量相对减少,因此减少了混合液中的EPS并降低了其与膜丝的接触机会。 【关键词】：复合式膜生物反应器 生物载体 生物膜 污水处理 膜污染
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 膜生物反应器的发展概况9-12
• 1.1.1 复合式膜生物反应器的定义9-10
• 1.1.2 MBR的发展概况10-12
• 1.2 膜生物反应器的类型与特点12-13
• 1.2.1 膜生物反应器的组成12
• 1.2.2 膜生物反应器的分类12-13
• 1.3 膜生物反应器应用于污水处理的研究现状13-18
• 1.3.1 MBR工艺处理污水的特点13-15
• 1.3.2 MBR膜污染与防治研究现状15-18
• 1.4 课题的提出18
• 1.5 课题来源的和研究内容18-20
• 1.5.1 课题来源18-19
• 1.5.2 研究内容19-20
• 第2章 试验材料与方法20-25
• 2.1 实验装置与工艺流程20-22
• 2.1.1 工艺流程20-21
• 2.1.2 淹没式膜组件21-22
• 2.1.3 K3型Kaldnes悬浮生物载体22
• 2.2 试验条件22-23
• 2.2.1 原水水质22-23
• 2.3 分析方法23-25
• 第3章 复合式膜生物反应器效能研究25-34
• 3.1 HMBR和CMBR处理效果对比研究25-29
• 3.1.1 试验方法25
• 3.1.2 结果与讨论25-29
• 3.2 HRT对HMBR和CMBR影响的对比研究29-32
• 3.2.1 试验方法29-30
• 3.2.2 结果与讨论30-32
• 3.3 小结32-34
• 第4章 复合式膜生物反应器处理城市污水及其回用特性34-48
• 4.1 试验运行参数及回用水标准34-37
• 4.1.1 生物膜的增长趋势34
• 4.1.2 系统污泥特征参数34-36
• 4.1.3 其它工艺参数36
• 4.1.4 城市杂用水回用标准36-37
• 4.2 HMBR工艺污染物去除特性37-42
• 4.2.1 对物理化学指标的去除37-39
• 4.2.2 对有机污染物及营养物的去除39-42
• 4.3 对细菌的去除42-43
• 4.3.1 对总大肠菌群的去除效果42
• 4.3.2 对细菌总数的去除效果42-43
• 4.4 HMBR系统中的微生物特征43-46
• 4.4.1 原核细胞微生物43-44
• 4.4.2 原生动物44-45
• 4.4.3 后生动物45-46
• 4.5 小结46-48
• 第5章 复合式膜生物反应器的膜污染特征浅析48-59
• 5.1 操作条件的确定48-50
• 5.1.1 膜组件运行参数的确定48-49
• 5.1.2 系统的设计及膜组件的安装49
• 5.1.3 系统曝气量的确定49-50
• 5.2 膜生物反应器稳定运行特征50-51
• 5.3 HMBR反应器内EPS组成与特征51-58
• 5.3.1 膜生物反应器EPS分类及提取方法51-52
• 5.3.2 HMBR中膜污染趋势52-53
• 5.3.3 HMBR中EPS的组成与膜污染特征53-55
• 5.3.4 HMBR中EPS对膜污染的特性分析55-58
• 5.4 小结58-59
• 第6章 结论59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-67

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