膜生物反应器处理小区生活污水的试验研究

【摘要】： 随着社会经济的发展和城市化进程的加快,部分居住小区与城市的距离较远或小区污水暂时没有条件进入城市污水处理厂,其中大部分未经处理直接排入江河湖泊。尤其是仅次于远离城市排水管网的宾馆、别墅、住宅区等,通常都是将污废水直接排入周边的河道、湖泊或防洪沟,污染了环境,污染了水源,又限制了水资源的合理开发利用。 本研究通过一系列试验,对污水中MLSS, MLVSS, BOD, COD,TN, NH3-N, NO3-N, NO2-N, TP、可溶性磷酸盐、DO、PH、浊度、生物相等多项指标进行监测分析,提出在现有条件下结合污水处理的传统工艺,同时优化、改进膜单元和反应器结构形式,使得膜生物反应器作为核心单元达到工程化应用。试验证明,该膜生物反应器组合工艺对COD、BOD去除率均在80%以上,TN的平均去除率为61.7%,对NH3-N的去除率在稳定运行时可高达90% ,对有机物、氮也有明显的去除效果。总之,膜生物反应器组合工艺对污水多项指标的去除效果明显优于其它生物处理工艺。 在污泥减量化方面,在试验的启动阶段选用颤蚓进行接种。试验中采用的2个寡毛类蠕虫反应器(有机玻璃器皿制作),1#反应器在试验的启动阶段采用颤蚓进行接种,2#反应器作为对照。寡毛类蠕虫反应器有效容积为5L,采用推流方式,分别由游离型蠕虫生长区、附着型蠕虫生长区(安装丝状聚丙烯塑料和珊瑚砂组成的混合填料)和固液分离区组成。这2个寡毛类蠕虫反应器均用来处理从一个中试规模膜生物反应器系统排放出来的剩余污泥,并且固液分离区的污泥进行回流以免蠕虫流失和污泥积聚。整个试验过程中监测分析的指标有温度、PH值、污泥混合液上清液中的TOC、混合液浓度(TSS)等。 以此膜为例进行了污染膜的清洗方法研究,结果表明经过空曝气、反冲洗、自来水冲洗、氢氧化钠碱洗、硫酸酸洗和超声波振荡清洗后,膜的通量恢复了87%,前三种清洗方法只是去除膜的外部阻力,对污染膜的通量恢复没有起到根本作用。 最后对该工艺用于生活污水处理进行了粗略的放大设计和技术经济分析,结果显示日处理量为1.0×104m3的一体式MBR工程固定投资为2425元/m3,运行成本为1.61元/m3。出水水质优异,可直接回用。该工艺用于生活污水处理有着巨大的经济和环境效益。 【关键词】：膜生物反应器 污泥减量 膜污染 技术经济比较
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-29
• 1.1 本课题的背景12-14
• 1.2 本课题的目的、意义14-15
• 1.3 膜生物反应器15-28
• 1.3.1 膜的定义和分类及性能15-16
• 1.3.1.1 膜的定义15-16
• 1.3.1.2 膜的分类16
• 1.3.2 膜的性能16-18
• 1.3.2.1 膜的通量和膜的过滤方式16-17
• 1.3.2.2 膜工艺中的物质传递17
• 1.3.2.3 浓差极化与膜污染17-18
• 1.3.3 膜生物反应器技术的基本原理18
• 1.3.4 膜生物反应器的分类18-20
• 1.3.5 膜生物反应器的特点20-21
• 1.3.6 膜生物反应器的研究进展21-26
• 1.3.6.1 MBR 在国际上的研究进展21-23
• 1.3.6.2 MBR 在国内的研究与应用23-26
• 1.3.7 膜生物反应器的发展前景26-28
• 1.3.7.1 MBR 应用的重点领域和方向27
• 1.3.7.2 MBR 研究展望27-28
• 1.4 主要研究的目的、研究内容和意义28-29
• 第2章 膜生物反应器处理小区生活污水的试验研究29-38
• 2.1 试验材料与方法29-32
• 2.1.1 试验装置29-31
• 2.1.2 试验污水水质及检测方法31
• 2.1.3 结果与讨论31-32
• 2.2 COD 的去除效果32
• 2.3 浊度的去除效果32-33
• 2.4 总氮的去除效果33-34
• 2.5 影响污染物去除效果的因素34-36
• 2.5.1 污泥负荷、容积负荷率与COD 去除率的关系34-35
• 2.5.2 曝气强度对去除效果的影响35
• 2.5.3 水力停留时间对去除效果的影响35-36
• 2.5.4 温度对去除效果的影响36
• 2.6 结论36-38
• 第3章 蠕虫对污泥减量的试验研究38-56
• 3.1 蠕虫对污泥减量的试验研究38-47
• 3.1.1 污泥减量的必要性38-39
• 3.1.2 现有技术的发展现状39-46
• 3.1.2.1 隐性生长技术39-41
• 3.1.2.2 解偶联技术41-43
• 3.1.2.3 新称代谢技术43
• 3.1.2.4 微型动物捕食技术43-46
• 3.1.2.5 好氧—沉淀—厌氧工艺46
• 3.1.3 现有技术的发展趋势分析46-47
• 3.2 研究主要机理47-48
• 3.3 研究主要内容48-56
• 3.3.1 材料与方法48-49
• 3.3.2 结果49-54
• 3.3.2.1 蠕虫生长49-50
• 3.3.2.2 污泥减量效果和污泥沉降特性50-51
• 3.3.2.3 总有机碳（TOC）和营养物去除51-54
• 3.3.3 讨论54
• 3.3.4 结论54-56
• 第4章 膜污染及防治措施研究56-66
• 4.1 膜污染的形成及影响因素56-62
• 4.1.1 膜污染的表征方法58
• 4.1.2 膜阻力的特性58-59
• 4.1.2.1 纯膜阻力Rm58-59
• 4.1.2.2 膜污染阻力Rf59
• 4.1.2.3 滤饼层阻力Rc59
• 4.1.3 膜污染防治措施分析59-62
• 4.1.3.1 合理选择膜组件60
• 4.1.3.2 对混合液进行预处理60-61
• 4.1.3.3 优化运行条件61
• 4.1.3.4 清洗膜组件61-62
• 4.2 膜生物反应器内投加活性炭粉末对膜阻力的影响62-66
• 4.2.1 试验方法63
• 4.2.2 试验结果与分析63-66
• 4.2.2.1 投加PAC 对膜通量的影响63
• 4.2.2.2 投加PAC 对MBR 系统阻力影响分析63-64
• 4.2.2.3 投加PAC 对污泥絮体结构的影响64
• 4.2.2.4 投加PAC 对膜表面泥饼层的影响64-65
• 4.2.2.5 投加PAC 对混合液过滤性能的影响65-66
• 第5章 MBR 工艺处理小区生活污水经济效益分析66-70
• 5.1 经济核算66-68
• 5.1.1 费用组成66-67
• 5.1.2 费用合计67
• 5.1.3 运行费用67-68
• 5.2 一体式MBR 工艺与传统生物处理工艺比较68-69
• 5.3 经济分析小结69-70
• 结论及建议70-72
• 参考文献72-78
• 致谢78

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