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厌氧/缺氧/好氧—膜生物反应器对微量污染物的去除特性

作　者: 薛文超
导　师: 黄霞
学　校: 清华大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 厌氧/缺氧/好氧-膜生物反应器内分泌干扰物药品及个人护理品迁移行为吸附
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

研究再生水工艺中微量污染物的去除效果和迁移行为,对保障污水回用安全性,优化工艺对微量污染物的去除能力具有重要的指导意义。本研究以典型污水再生工艺厌氧/缺氧/好氧-膜生物反应器(A~2/O-MBR)为对象,考察了8种典型内分泌干扰物(EDCs)和11种典型药品及个人护理品(PPCPs)在该工艺中的去除效果和迁移行为。并以间歇试验的方式重点考察了微生物降解、活性污泥吸附、以及MBR中膜的间接截留作用等对微量污染物去除途径的影响。对实际规模运行的A~2/O-MBR工艺各单元泥相和水相中目标微量污染物的浓度进行了长期取样检测,考察了各目标物在工艺中的去除效果和迁移行为。结果表明,多数目标微量污染物在工艺中可达到50%以上的去除率,且主要去除途径为微生物降解和/或剩余污泥排放。其中,污泥吸附对疏水性较强的目标物如双酚A(BPA)、炔雌醇(EE2)、佳乐麝香(HHCB)和吐纳麝香(AHTN)等可达到50%以上的去除贡献。而个别目标物如卡马西平、双氯芬酸和舒必利等去除率不足20%,主要随出水排出系统。通过两相迁移模型对间歇试验结果进行拟合,证明组合工艺中厌氧池对目标物的去除贡献优势主要由活性污泥的快速吸附作用引起。由于在实际工艺中观察到膜对目标微量污染物的去除贡献,本论文进一步考察了MBR中膜对微量污染物的间接截留作用,包括膜及膜上凝胶层物质对微量污染物的吸附作用,以及由于MBR混合液中大分子及胶体有机物的吸附所致的膜对微量污染物的截留作用。研究结果表明,膜的吸附作用对微量污染物的整体去除贡献不大,且只发生在运行初期。凝胶层在膜上的形成可在一定程度上强化膜对微量污染物的吸附和间接截留作用,且该强化作用的大小与所形成凝胶层的疏水性呈正相关关系。另外,以海藻酸钠、腐殖酸和牛血清蛋白等模型物质模拟MBR中大分子和胶体有机物对微量污染物的吸附作用,发现模型物质对目标物的吸附满足Lamgmiur吸附热力学直线段的特点,且各目标物之间的竞争吸附关系较弱,可忽略不计。此外,模型吸附剂对目标物的吸附能力主要受到目标物亲疏水性、空间构型、吸附剂亲疏水性和粒径分布等因素的影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章绪论  11-29
  1.1 污水回用的意义及其安全性  11
  1.2 典型微量污染物的存在及危害  11-14
    1.2.1 微量污染物的存在  12-13
    1.2.2 微量污染物的危害  13-14
  1.3 微量污染物去除效果的研究现状  14-19
    1.3.1 传统活性污泥法对微量污染物的去除效果  14-17
    1.3.2 膜-生物反应器对微量污染物的去除效果  17-19
  1.4 膜-生物反应器中微量污染物迁移行为的研究现状  19-22
    1.4.1 微生物降解与活性污泥吸附对微量污染物迁移的影响  20-21
    1.4.2 膜的存在对微量污染物迁移行为的影响  21-22
    1.4.3 其他途径对微量污染物迁移的影响  22
  1.5 研究目的及研究内容  22-29
    1.5.1 目标微量污染物的选取  22-27
    1.5.2 研究目的  27
    1.5.3 研究内容  27-28
    1.5.4 技术路线  28-29
第2章微量污染物在A2/O-MBR 中的去除及迁移行为  29-53
  2.1 试验装置与方法  29-40
    2.1.1 试验材料与装置  29-31
    2.1.2 试验方法  31-40
  2.2 常规污染物的去除效果  40-41
  2.3 目标微量污染物的去除效果  41-43
    2.3.1 目标内分泌干扰物的去除效果  41-42
    2.3.2 目标药品及个人护理用品的去除效果  42-43
  2.4 目标微量有机污染物的迁移行为  43-51
    2.4.1 水相中目标物沿工艺流程的变化  43-46
    2.4.2 目标物在泥、水两相中的迁移  46-48
    2.4.3 挥发对目标物迁移行为的影响  48-50
    2.4.4 目标物在系统中的质量衡算  50-51
  2.5 本章小结  51-53
第3章 A2/O-MBR 中各单元污泥对微量污染物的吸附与降解特性  53-68
  3.1 试验装置与方法  53-56
    3.1.1 试验材料  53
    3.1.2 试验装置  53-54
    3.1.3 间歇试验方法  54-55
    3.1.4 仪器分析方法  55
    3.1.5 两相迁移模型  55-56
  3.2 不同单元污泥和运行条件对微量污染物去除的影响  56-63
    3.2.1 不同目标物在同种活性污泥中的去除特性  56-59
    3.2.2 不同单元污泥对目标物去除特性的影响  59-62
    3.2.3 溶解氧浓度对目标物去除特性的影响  62-63
  3.3 两相迁移模型分析结果  63-67
  3.4 本章小结  67-68
第4章 MBR 中膜及凝胶层对微量污染物的吸附特性  68-78
  4.1 试验装置与方法  68-71
    4.1.1 试验材料  68-69
    4.1.2 试验装置  69-70
    4.1.3 试验方法  70-71
  4.2 微滤膜对目标物的吸附特性  71-74
    4.2.1 空白试验  71-72
    4.2.2 微滤膜对4 种EDCs 的吸附效果  72-74
  4.3 膜上凝胶层对目标物的吸附特性  74-77
    4.3.1 凝胶层的形成及特性  74-75
    4.3.2 凝胶层对目标EDCs 的吸附特性  75-77
  4.4 本章小结  77-78
第5章 MBR 混合液中大分子及胶体对微量污染物的吸附特性  78-91
  5.1 试验装置与方法  78-80
    5.1.1 试验材料与装置  78-79
    5.1.2 试验方法  79-80
  5.2 超滤法分离吸附态及溶解态EDCs 的可行性  80-82
  5.3 溶解态及胶体态大分子对目标物的吸附热力学  82-86
    5.3.1 单一目标EDCs 条件下的吸附  82-85
    5.3.2 多种目标EDCs 共存条件下的吸附  85-86
  5.4 吸附特性的影响因子分析  86-90
    5.4.1 目标EDCs 相关特性的影响  86-89
    5.4.2 模型吸附剂相关特性的影响  89-90
  5.5 本章小结  90-91
第6章结论与建议  91-93
  6.1 结论  91-92
  6.2 建议  92-93
参考文献  93-99
致谢  99-100
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  100

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