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在低有机负荷下利用丝状菌和膜分离技术处理生活污水

作　者: 伊志润
导　师: 王增长
学　校: 太原理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 污泥膨胀膜-生物反应器丝状菌膜污染
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

水危机已成为制约21世纪中国社会经济发展的重要因素,污水的治理和回用是解决水危机的重要举措,膜技术是污水治理和回用的重要手段之一,是以后废水深度处理和回用的首选技术。膜—生物反应器(Membrance Bioreactor,简称MBR)是膜分离与生物处理技术组合而成的废水生物处理新工艺,具有对有机污染物去除效率高、出水水质好、流程简单、结构紧凑等优点,在废水回用与资源化领域具有极为广阔的应用前景。活性污泥法是一种有效且实践应用广泛的污水生物处理技术,但是,不论哪一种改进的活性污泥工艺,膜生物反应器也不例为,污泥膨胀现象一直是困扰人们的难题之一。本实验的目的在于在一体式膜─生物反应器中,低有机负荷情况下,发生丝状菌膨胀,考察一体式膜─生物反应器对COD、氨氮等污染物的去除效果,以及污泥膨胀的过程和污泥的性状;并考察膜通量、曝气强度、抽吸时间以及停抽时间等操作因素对膜污染的影响;为了使实验的结果具有可比性,同时进行着一体式膜─生物反应器的对照试验作为对比。一体式膜─生物反应器的污泥膨胀试验和对照试验都采用相同的仪器设备。一体式膜─生物反应器,为有机玻璃制作的长方型容器,在反应器底部采用穿孔管进行曝气,其正上方装有中空纤维膜组件,通过曝气一方面使反应器中的活性污泥混合液维持一定的循环流动速度,形成对膜表面的冲刷,以减轻活性污泥在膜表面的沉积;另一方而用来供给微生物分解污水中有机物所需的氧气。原水从反应器顶部进入,在反应器内充分反应后,在自吸泵抽吸的作用下,由膜组件负压过滤出水。通过试验得出主要结论如下:1.活性污泥易在低负荷下发生膨胀现象。在污泥膨胀试验中,当负荷在0.05kgCOD/kgMLSS·d时,发生了污泥膨胀现象。对照试验运行工况良好。2.不同时期污泥浓度的变化情况。污泥膨胀期的污泥浓度总的趋势是下降的,下降并不是太明显。从安装新膜起时的2600mg/L经过31天的运行下降到2000mg/L。正常状态下,污泥浓度总的趋势是上升的,开始上升的比较迅速,到反应的后期几天相对比较平缓。从安装新膜起时的2600mg/L经过31天的运行上升到3750mg/L。3.污泥容积指数SVI的变化情况。在污泥膨胀实验的开始阶段,池内的COD浓度从400mg/L逐渐减少,SVI值逐渐增大,但由于实验开始阶段菌胶团占优势,SVI值增长缓慢,在实验的后期,池内的COD进水浓度减少到100mg/L,即0.05kgCOD/kgMLSS·d,在这一阶段,池中废水的SVI迅速上升,很快就达到了200mL/g以上。稳定运行的对照试验期SVI值始终保持在100mL/g左右4.不同时期MBR对COD的去除效果情况。在试验的前25天,污泥膨胀试验的上清液COD的浓度与出水的COD的浓度比对照试验上清液COD的浓度与出水的COD的浓度要低。此时,污泥膨胀试验的出水相当的清澈,COD的浓度达到了最低25mg/L。但最后两次取样,污泥膨胀期的COD浓度都高于对照试验期的。污泥膨胀期的系统COD的去除率在试验的前25天明显好于对照试验期的系统COD的去除率,污泥膨胀期的系统COD的去除率最高可达97%。对照试验期的系统COD的去除率从试验开始一直在增长,后两次的试验取样系统的COD去除率都高于污泥膨胀期的COD的去除率,达到了96%。5.氨氮情况。污泥膨胀期试验和对照期试验的氨氮的去除率总的趋势都是先升后降,污泥膨胀期试验在营养物质没有相对缺乏、丝状菌没有严重爆发前,污泥膨胀期的系统氨氮的去除率都比对照适应期的氨氮去除率高;污泥膨胀期的氨氮去除率从84%上升到最大的96%,而对照试验期的氨氮去除率从80%上升到最大的97%;随后污泥膨胀期的氨氮去除率下降到88%,对照试验期的氨氮去除率下降到93%。6.泥膨胀试验和对照试验开始时反应器抽吸压力增长缓慢,大约13d后,抽吸压力迅速上升,到第28d时增至最大,即在反应器的启动阶段膜污染较缓慢,在反应器的稳定运行阶段,膜污染较快,而且前者增幅明显高于后者,及污泥膨胀期需要较大的净水头压差,来满足流量的要求。这主要是因为在稳定运行阶段,污泥膨胀试验中的丝状菌大量生长,此结果间接反映出污泥膨胀期的膜污染程度,说明丝状菌对膜污染有较大的影响,这一方面是丝状菌较大的比表面积造成的,另一方面与丝状菌分泌粘液的生理生化特性有关。所以,尽管对照试验期污泥浓度远远高于污泥膨胀期,但仍表现出较好的膜通量,对照试验期的膜污染要比污泥膨胀期的膜污染要小的多。7.一体式膜─生物反应器的污泥膨胀试验与对照试验的比较结果:污泥膨胀试验在丝状菌微膨胀的情况下,膨胀试验对COD,NH3-N的去除效果好于对照试验;当丝状菌完全膨胀后,其去除效果不如同时的对照试验。并且丝状菌对膜的污染比对照试验的严重。

全文目录

摘要  2-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-18
  1.1 课题提出的背景  14-16
    1.1.1 我国水环境现状  14-15
    1.1.2 膜─生物反应器的研究动态  15-16
    1.1.3 污泥膨胀的研究现状  16
  1.2 研究内容和研究目的  16-18
第二章膜生物反应器与污泥膨胀  18-54
  2.1 膜生物反应器介绍  18-32
    2.1.1 膜生物反应器的一般构成和分类  18-19
    2.1.2 膜生物反应器具有的特点  19-20
    2.1.3 选择膜的相关因素  20-23
    2.1.4 膜污染及防治  23-27
    2.1.5 MBR 技术的缺点及其研究方向  27-29
    2.1.6 微滤技术简介  29-32
  2.2 膜生物反应器中的丝状菌膨胀  32-33
  2.3 活性污泥及其膨胀  33-54
    2.3.1 活性污泥的认识  33-34
    2.3.2 活性污泥膨胀的定义及特点  34-35
    2.3.3 污泥膨胀的类型及其危害  35-36
    2.3.4 污泥沉降指标  36-39
    2.3.5 活性污泥性能与其中的微生物  39-41
    2.3.6 污泥膨胀的理论  41-44
    2.3.7 污泥膨胀的数学模型  44-49
    2.3.8 影响污泥膨胀的因素  49-54
第三章试验装置及试验方法  54-59
  3.1 试验装置  54-56
  3.2 污泥的培养与驯化及污水水质  56-57
  3.3 实验的运行与控制  57-59
第四章试验的结果与分析  59-73
  4.1 污泥膨胀期与对照试验期运行工况况  59
  4.2 不同时期MLSS 的变化情况与对比分析  59-61
  4.3 SVI 的变化情况与对比分析  61-62
  4.4 不同时期MBR 对COD 的去除效果的分析与比较  62-67
  4.5 对NH_3-N 的去除情况  67-69
  4.6 膜污染与控制  69-73
    4.6.1 微滤技术膜堵塞机理  69-71
    4.6.2 抽吸压力变化情况与对比分析  71-73
第五章结论与建议  73-75
  5.1 结论  73-74
  5.2 存在问题及建议  74-75
参考文献  75-80
致谢  80-81
攻读学位期间发表的学术论文目录  81

在低有机负荷下利用丝状菌和膜分离技术处理生活污水

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