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厌氧膜—EGSB反应器和微氧膜生物反应器处理生活污水的研究

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目录

文摘

英文文摘

0前言

1膜生物反应器废水处理技术的研究进展和本课题的研究内容、目的和意义

1.1膜生物反应器的发展

1.2膜生物反应器的组成和特点

1.2.1膜生物反应器的组成

1.2.2膜与膜组件的分类

1.2.3膜生物反应器的特点

1.3膜生物反应器的研究和应用

1.3.1好氧和厌氧膜生物反应器的研究和应用

1.3.2生物反应器污泥混合液特性

1.3.3膜过滤及其影响因素

1.3.4膜污染的机理与防治

1.4膜生物反应器的发展前景

1.4.1今后膜生物反应器可能获得迅速发展的重点领域

1.4.2膜生物反应器未来急需解决的研究重点

1.5本课题的研究内容、目的和意义

1.5.1研究的目的和意义

1.5.2研究内容

参考文献

2中低温条件下厌氧膜—EGSB反应器处理生活污水的研究

2.1低温厌氧处理低浓度废水的研究进展

2.1.1低温对厌氧消化的影响

2.1.2低浓度带来的问题

2.1.3颗粒污泥的代谢特征

2.1.4高速厌氧生物反应器

2.2试验材料与方法

2.2.1试验装置

2.2.2试验用水

2.2.3分析方法

2.3厌氧反应器启动过程中颗粒污泥的形成

2.3.1接种污泥

2.3.2试验过程和结果

2.3.3试验结果分析讨论

2.3.4培养的颗粒污泥的性质

2.4中低温条件下厌氧膜—EGSB反应器的运行研究

2.4.1试验过程简介

2.4.2试验结果

2.4.3试验结果分析讨论

2.4.4 COD质量平衡

2.4.5颗粒污泥的结构性质和生物相

2.5膜—EGSB反应器膜污染的机理与防治研究

2.5.1试验过程简介

2.5.2膜过滤阻力分布

2.5.3膜表面污泥和颗粒污泥中EPS的测定

2.5.4膜操作方式的研究

2.5.5膜污染后的清洗

2.5.6膜渗透通量的动力学研究

2.6膜—EGSB反应器系统数学模型初探

2.6.1基本假设

2.6.2 Grau二阶动力学模型

2.6.3 Monod动力学模型

2.7小结

参考文献

3微氧膜生物反应器处理生活污水的研究

3.1微氧生物处理的研究进展

3.1.1微氧产甲烷过程

3.1.2厌氧颗粒污泥对氧气的耐受能力

3.2生物脱氮新工艺

3.2.1水体的氮污染危害

3.2.2传统的生物脱氮工艺

3.2.3生物脱氮新工艺

3.3同时硝化反硝化(SND)研究进展

3.3.1 SND机理

3.3.2 SND的优点

3.3.3实现SND的反应器形式

3.3.4反应条件对SND的影响

3.3.5短程硝化反硝化

3.4试验材料和研究方法

3.4.1试验装置

3.4.2试验用水

3.4.3分析方法

3.5间歇试验培养微氧颗粒污泥的研究

3.5.1试验过程简介

3.5.2试验结果

3.5.3试验结果分析讨论

3.6微氧膜生物反应器同时去除有机物和氮的研究

3.6.1试验过程简介

3.6.2试验结果

3.6.3试验结果分析讨论

3.6.4微氧膜生物反应器内污泥的性状特征

3.7微氧膜生物反应器膜组件运行状况的研究

3.7.1膜组件的操作运行情况

3.7.2膜过滤阻力分布

3.7.3膜组件的清洗

3.8小结

参考文献

4厌氧膜—EGSB反应器和微氧膜生物反应器处理生活污水的比较分析

4.1反应器系统操作运行情况和处理效果的比较分析

4.2微氧膜生物反应器脱氮过程与其它生物脱氮工艺的比较

4.3膜组件运行状况的比较

4.3.1膜组件的操作运行条件

4.3.2膜污染状况的比较

4.4系统能耗的简单分析

4.5小结

参考文献

5结论、创新点与建议

5.1结论

5.1.1厌氧膜—EGSB反应器处理生活污水的结论

5.1.2微氧膜生物反应器处理生活污水的结论

5.1.3两类膜生物反应器处理生活污水过程综合比较的结论

5.2创新点

5.3建议

附录:攻读博士学位期间发表论文情况

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书

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摘要

本论文研究采用两套膜生物反应器处理生活污水.在中低温条件下(28℃-11℃),采用一体式厌氧膜—膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器处理生活污水,运行8个多月的试验结果表明:反应器温度高于25℃,水力停留时间(HRT)大于4.6 h时,膜出水COD浓度小于50 mg/L,TOC浓度小于22 mg/L,COD和TOC去除率分别为85-94%和80-91%.反应器温度从20℃降至15℃,HRT为3.5-5.7 h时,生物反应器出水浓度波动较大,COD和TOC浓度分别为40-172 mg/L和17-67 mg/L;膜出水浓度为10-96 mg COD/L和9.3-42 mg TOC/L.在较低的温度11℃,HRT为5.7 h时,生物反应器出水COD和TOC的去除率为55-77%和57-75%;膜出水COD和TOC的平均去除率仍可达到81%和80%.反应器收集沼气的容积产率在0.28-0.58 L L<'-1>d<'-1>,其中甲烷含量63-72%.膜分离对系统COD和TOC去除率的贡献随温度的降低而增加.COD质量平衡计算结果表明,进水COD中约有一半转化为甲烷.反应器除了取样之外没有排泥,污泥龄为145天,污泥产率在0.058-0.097 g VSS/g去除的COD.颗粒污泥较低的SVI值(16.7-28.4 mL/g TSS)表明颗粒污泥良好的沉降性能.颗粒污泥的VSS与TSS之比为75-82%.扫描电镜观察结果表明颗粒污泥表面以丝状菌为主.反应器内污泥的比产甲烷活性随反应器运行时间的延长而增加,低温并没有妨碍产甲烷菌的生长和富集.粒径相对较小的颗粒污泥产甲烷活性较高.随着反应器的运行,污泥颗粒的粒径也有所增长.在描述膜渗透通量随时间变化的动力学表达式中,速率常数K随上流速度的增加而降低,表明高的上流速度可以减缓泥饼的形成,从而减缓通量的下降速率.K与上流速度u的关系可表示为K=-0.0089 u+0.1265.在温度为20℃时,应用了两个数学模型:Grau二阶动力学模型和Monod动力学模型对系统进行研究.以间歇试验培养的微氧颗粒污泥接种膜生物反应器.微氧膜生物反应器运行半年多时间.尽管曝气量很小,出水没有任何异味.整个试验过程中,在进水COD容积负荷为0.5-1.2 g L<'-1>d<'-1>,膜出水COD一直稳定在较低的水平(8-35 mg/L),去除率在94%以上.氮通过发生同时硝化反硝化反应而去除.微生物学试验证明微氧颗粒污泥中同时存在硝化菌和反硝化菌,可以发生同时硝化反硝化反应.以颗粒污泥和破碎后污泥进行的平行间歇试验结果也表明颗粒污泥的COD和氮的去除效率高.在进水氮容积负荷为26.3-67.6 mg N L<'-1>d<'-1>,系统氮的去除负荷为20-45 mgN L<'-1>d<'-1>.出水总氮浓度随氨氮浓度的降低而降低,出水总氮大部分以氨氮形式出现;而且,当增加进水氮负荷时,出水亚硝酸盐氮含量一直维持在较低的水平,没有出现亚硝酸盐氮的积累.表明只要硝化反应完成,反硝化随之就可进行,硝化反应是速率限制步骤.微氧颗粒污泥的强度和沉降性能低于厌氧颗粒污泥,其VSS/TSS比率为74-80%.微氧颗粒污泥仍保持一定的比产甲烷活性.微氧膜生物反应器中膜组件的运行周期要长于厌氧膜—EGSB反应器.

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