内循环膜生物反应器及其在污水回用处理中的应用研究

【摘要】：本课题针对我国水资源短缺,水重复利用率低的现状,研究开发了一种新型的低能耗、高效膜生物反应器——内循环膜生物反应器(ICMBR)。反应器设计制作完成后,以天津华润啤酒有限公司的生产、生活污水为反应器进水,进行了长达五个月的运行试验;分别对ICMBR的启动过程、处理效果、反应器内污泥特征以及膜污染过程进行了研究。 内循环膜生物反应器是根据厌氧内循环反应器(IC)的运行原理,在IC反应器的第二厌氧反应室设置中空纤维膜组件和穿孔曝气管构成的IC+MBR集成工艺;其运行特征相当于上流式厌氧污泥床(UASB)和膜生物反应器(MBR)的串联运行,并利用气体提升达到内循环,因此成功实现了有机物去除和同步生物脱氮,COD和TN去除率分别达到93%和92%以上。由于极大的减少了曝气量,并省去了内循环的外加动力,ICMBR与现有膜生物反应器相比,可节省能耗50%以上。 ICMBR的运行过程中,底部厌氧反应室内形成了性能优良的颗粒污泥。颗粒污泥的形成过程可划分为适应期,生长期和成熟期三个阶段。反应器结束运行前,污泥的最大比产甲烷活性(SMA)达到1.52gCODCH4/gVSS?d,污泥体积指数(SVI)为12.5mL/gSS,并具备相当的机械强度,测试得出的颗粒污泥破损速率系数为0.152d-1。颗粒污泥生长成熟后,颗粒大小处于动态平衡状态,中值粒径2.51mm;厌氧反应室平均MLVSS浓度为15.2g/L,污泥增殖速率缓慢,最大比增殖速率为0.018d-1,实验过程中未进行污泥排放。 ICMBR反应器采用连续进水间歇出水的方式运行。膜出水通量的变化可明显的分为快速下降和稳定运行两个阶段,曝气和间歇出水等因素能有效抑制膜污染,膜通量最终稳定在10L/m2?h。当膜通量稳定后,曝气量的改变以及污泥浓度增加均未对其产生明显影响。 从ICMBR反应器的整个运行结果来看,该工艺对有机物和氮有较高的去除率;系统运行管理简单,抗冲击负荷能力强,具备良好的设备化开发前景。然而,ICMBR中曝气量和产气量与内循环流量的关系、沼气与空气的分离以及颗粒污泥的微生态特征都是有待进一步研究的问题。 【关键词】：内循环 膜生物反应器 污水回用 颗粒污泥 生物脱氮
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 第一章 概述7-16
• 1.1 选题背景7-8
• 1.2 膜生物反应器发展现状8-15
• 1.2.1 膜生物反应器处理效果的研究8-10
• 1.2.2 膜污染防治问题的研究10-15
• 1.3 研究目标及主要内容15-16
• 第二章 实验装置和研究方法16-26
• 2.1 实验装置16-17
• 2.2 ICMBR 的运行原理17-18
• 2.3 ICMBR 的工艺特点18-20
• 2.3.1 ICMBR 反应器中的生物特征18-19
• 2.3.2 ICMBR 的技术优点19-20
• 2.4 检测项目及分析方法20-25
• 2.4.1 常规检测项目20-21
• 2.4.2 颗粒污泥性能检测21-25
• 2.5 实验进程安排25-26
• 第三章 ICMBR 的调试运行及处理效果26-38
• 3.1 ICMBR 的启动26-29
• 3.1.1 试验用水和接种污泥26
• 3.1.2 启动运行工况26-27
• 3.1.3 运行结果分析27-29
• 3.2 反应器的调试运行29-31
• 3.2.1 运行工况及试验结果29-30
• 3.2.2 反应器对废水原液的处理效果30-31
• 3.3 无机营养与微量元素31-33
• 3.4 ICMBR 去除有机物及同步脱氮研究33-36
• 3.4.1 生物脱氮与同步硝化反硝化34
• 3.4.2 ICMBR 同步脱氮运行原理34-35
• 3.4.3 ICMBR 的生物脱氮效果35-36
• 3.5 小结36-38
• 第四章 ICMBR 中颗粒污泥的培养和膜污染分析38-51
• 4.1 颗粒污泥概述38-41
• 4.1.1 颗粒污泥形成理论38-41
• 4.1.2 颗粒污泥的形成过程41
• 4.2 ICMBR 中颗粒污泥的形成过程41-45
• 4.2.1 ICMBR 中微生物增殖动力学41-42
• 4.2.2 颗粒化过程分析42-45
• 4.3 颗粒污泥的特性研究45-47
• 4.4 ICMBR 中的膜污染分析47-49
• 4.4.1 清水条件下的膜通量测试48
• 4.4.2 ICMBR 运行中膜出水量的变化48-49
• 4.5 小结49-51
• 第五章 结论与建议51-53
• 5.1 结论51-52
• 5.2 建议52-53
• 参考文献53-57
• 发表论文和科研情况说明57-58
• 致谢58

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