膜生物反应器处理生活污水运行控制优化研究

【摘要】： 本研究采用膜生物反应器工艺，以生活污水为处理对象，系统地考察了膜生物反应器的运行效能，重点对膜生物反应器运行控制条件进行优化研究，在此基础上建立了有机底物降解和污泥增长动力学模式，并进一步对膜生物反应器的应用进行了技术经济分析。 膜生物反应器采用连续进水方式，在进水量为8.5L／d，水力停留时间(HRT)为24h，进水COD浓度为161.8～210.8mg／L，进水负荷为0.15～0.20kgCOD/(m~3·d)，水温为18.2～20.0℃的条件下，7日后完成启动。此后，进水COD浓度为219.3～393.1mg／L，进水量由8.5L／d逐步增至61.5L／d，容积负荷相应地由0.23kgCOD／(m~3·d)逐渐增加至2.97kgCOD／(m~3·d)，反应器对COD的平均去除率为93.7％。其间，容积负荷和污泥负荷的变化对COD去除率没有明显影响。运行过程中，由于进水水质的变化分别在第40、49运行日形成了两次冲击负荷，容积负荷分别提高到3.68kgCOD／(m~3·d)、4.46kgCOD／(m~3·d)，但COD去除率仍高达98.9％、97.5％，冲击负荷均未对反应器的运行效果产生影响。在整个运行阶段，污泥从感观上经历了由开始时的黑色变为灰褐色最后变为黄褐色的过程，污泥浓度由接种时的2212mg／L最终增至8926mg／L，MLVSS／MLSS有所降低。在反应器稳定运行后期，观察反应器内混合液的生物相，镜检发现后生动物轮虫。以上结果表明，膜生物反应器具有启动迅速，负荷提高快，有机物去除率高，运行稳定和抗冲击负荷能力强等优点，而且可以利用镜检生物相的方法来直观判断反应器的运行状态。 在膜生物反应器处理生活污水研究的基础上，建立了有机底物降解动力学方程和污泥增长动力学方程，其表达式分别为： 运行控制条件优化研究表明，最佳运行控制参数中MLSS为5500 mg／L，HRT为3.4h，最佳排泥时间为15天。 经济技术分析结果发现，采用膜生物反应器处理生活污水用于回用在技术和经济上是可行的，其工程总投资为25.9万元，与生化和物化相结合的工艺相当，但运行成本较低，可节省0.09元／m~3。 【关键词】：膜生物反应器 生活污水 运行效能 动力学
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X703.3
【目录】：

• 第1章 引言9-19
• 1.1 膜生物反应器发展概况9-10
• 1.2 膜生物反应器10-12
• 1.2.1 曝气膜生物反应器10
• 1.2.2 萃取膜生物反应器10-11
• 1.2.3 分离膜生物反应器11-12
• 1.3 膜生物反应器的研究进展12-16
• 1.3.1 膜生物反应器的效能12-14
• 1.3.2 膜生物反应器的运行控制14-16
• 1.4 膜生物反应器的应用现状16-17
• 1.5 本试验的研究目的和内容17-19
• 第2章 试验方法与过程19-24
• 2.1 试验流程与设备19-20
• 2.1.1 工艺流程19
• 2.1.2 主要设备19-20
• 2.2 试验水质及分析测定方法20-22
• 2.2.1 试验用水20
• 2.2.2 接种污泥20-21
• 2.2.3 主要分析项目及测定方法21
• 2.2.4 试验仪器及试剂21-22
• 2.3 试验过程及方法22-24
• 2.3.1 反应器效能试验22-23
• 2.3.2 反应器运行控制试验23-24
• 第3章 膜生物反应器运行效能研究24-36
• 3.1 膜生物反应器启动及运行结果24-25
• 3.2 反应器的负荷率25-29
• 3.2.1 容积负荷25-27
• 3.2.2 污泥负荷27-28
• 3.2.3 冲击负荷28-29
• 3.3 膜作用29-32
• 3.3.1 膜的截留原理29-30
• 3.3.2 膜的截留作用30-32
• 3.4 污泥特性及生物相32-34
• 3.4.1 污泥增长及特性变化32-33
• 3.4.2 污泥的物理特性及生物相33-34
• 3.5 小结34-36
• 第4章 膜生物反应器动力学研究36-45
• 4.1 概述36-37
• 4.2 有机底物降解动力学模式37-41
• 4.2.1 基本假设37
• 4.2.2 模式的推导37-40
• 4.2.3 参数的确定40-41
• 4.3 污泥增长动力学模式41-44
• 4.3.1 基本假设41
• 4.3.2 模式的推导41-43
• 4.3.3 参数的确定43-44
• 4.4 小结44-45
• 第5章 膜生物反应器运行控制条件优化研究45-51
• 5.1 污泥浓度45-47
• 5.2 水力停留时间47-48
• 5.2.1 HRT对COD去除效果的影响47
• 5.2.2 HRT的计算47-48
• 5.3 最佳排泥时间48-50
• 5.3.1 污泥增长量的理论分析49-50
• 5.3.2 最佳排泥时间的确定50
• 5.4 小结50-51
• 第6章 膜生物反应器技术经济分析51-58
• 6.1 技术可行性分析51-55
• 6.1.1 工艺流程51-52
• 6.1.2 设计参数52-53
• 6.1.3 预期达到的处理效果53-54
• 6.1.4 技术可行性分析54-55
• 6.2 经济可行性分析55-57
• 6.2.1 工程投资55-56
• 6.2.2 运行费用56-57
• 6.3 小结57-58
• 第7章 结论58-60
• 参考文献60-66
• 已发表论文目录66-67
• 致谢67

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