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厌氧/缺氧/好氧膜-生物反应器处理焦化废水研究

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1 文献综述

1.1焦化废水概述

1.1.1焦化废水的来源

1.1.2焦化废水的水质特点

1.1.3焦化废水的危害

1.2焦化废水的处理现状及研究进展

1.2.1焦化废水处理现状

1.2.2处理工艺中存在的问题

1.2.3焦化废水处理工艺的研究进展

1.3膜-生物反应器简介

1.3.1膜-生物反应器的作用机理

1.3.2膜-生物反应器的分类

1.3.3膜-生物反应器的特点

1.3.4膜-生物反应器在工业废水处理中的应用

1.4研究目的和研究内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

2 试验装置与试验方法

2.1试验装置与运行

2.1.1装置与流程

2.1.2主要设备及其参数

2.1.3膜组件

2.2原水水质

2.3运行参数与试验工况

2.3.1运行参数

2.3.2试验工况及控制条件

2.4监测项目与监测方法

2.4.1日常监测项目

2.4.2水质分析方法

3 厌氧/缺氧/好氧膜-生物反应器系统运行特性

3.1 系统对有机物的去除特性

3.1.1 A 1A2MBR系统对有机物的去除效果

3.1.2 A1A2MBR与A1A2CAsR系统对有机物的处理效果对比

3.2系统对氨氮的去除特性

3.2.1 A1A2MBR系统对氨氮的去除效果

3.2.2 A1A2MBR与A1A2CASR系统对氨氮的处理效果对比

3.3系统对总氮的去除特性

3.3.1 A1A2MBR系统对总氮的去除效果

3.3.2 A1A2MBR与A1A2CASR系统对总氮的处理效果对比

3.4浊度的变化

3.5 小结

4 厌氧/缺氧/好氧膜-生物反应器工艺沿程处理效果

4.1 A1/A2/MBR系统中污染物浓度的沿程变化

4.1.1 A1/A2/MBR系统中有机物的沿程变化

4.1.2 A1/A2/MBR系统中氨氮的沿程变化

4.1.3 A1/A2/MBR系统中总氮的沿程变化

4.2 A1/A2/MBR系统的沿程处理效果

4.2.1各个反应区物料平衡计算

4.2.2各个反应区对有机物去除的贡献

4.2.3各个反应区对氨氮去除的贡献

4.2.4各个反应区对总氮去除的贡献

4.3 A1/A2/MBR系统的硝化特性

4.4小结

5 不排泥条件下膜-生物反应器的混合液特性

5.1污泥增殖特性与沉降性能

5.1.1污泥增殖特性

5.1.2污泥沉降性能

5.2微生物活性的变化

5.2.1 MBR与CASR中污泥活性比较

5.2.2 MBR中污泥活性的时间变化

5.3微生物相的变化

5.4微生物粒径分布

5.4.1 MBR反应器中污泥粒径分布

5.4.2 MBR污泥粒径变化情况

5.5溶解性微生物产物的长期动态变化

5.6混合液粘度的时间变化

5.7小结

6 连续运行过程中膜污染发展及膜的清洗

6.1膜污染发展与防治方法概述

6.1.1膜污染的概念及成因

6.1.2膜污染的影响因素

6.1.3膜污染的发展过程

6.1.4膜污染控制方法

6.2连续运行条件下膜污染的发展

6.2.1跨膜压差的变化

6.2.2膜污染的发展过程

6.2.3膜污染的微观特征

6.3膜的清洗方法

6.3.1碱洗-氧化剂洗-酸洗的清洗方法

6.3.2酸洗-氧化剂洗-碱洗的清洗方法

6.3.3氧化剂清洗方法

6.3.4清洗效果对比

6.4小结

7 结论

参考文献

附录A污泥活性的测定方法

作者简历

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摘要

焦化废水成分复杂,处理难度大,对环境存在潜在危害。而膜生物反应器则具有微生物浓度高、抗冲击负荷能力强以及出水水质稳定等特点,在去除难降解有机物和硝化细菌群落保持方面存在优势。因此,本论文采用了厌氧/缺氧/好氧膜一生物反应器(A1/A2/MBR)系统处理焦化废水,对长期运行条件下系统的处理效果、沿程水质的变化规律、混合液特性以及膜污染情况进行了考察,以期为实际的工程应用提供指导。同时还与传统活性污泥工艺(cASR)进行了对比。主要试验结果如下: 系统在总HRT为33.2h(HRTA1=4.3h,HRTA2:8.9h,HRTMBR=20h),回流比为3,平均pH值为7.83,平均碱度为395.6mg/L的条件下,系统对焦化废水中污染物的去除效果稳定。出水中COD、氨氮、总氮的平均浓度分别为231mg/L、9.48mg/L、178mg/L,系统对COD、氨氮、总氮的去除率为88.9±1.3%、96.0±1.9%、65.2±4.9%。系统对浊度的去除效果十分明显,去除率高达99.4±0.3%,出水浊度稳定在1.5NTIJ以下。AlA2MBR系统对COD、氨氮和浊度的处理效果优于对比的CAS系统。 在A1/A2/MBR系统中,COD主要在缺氧段和好氧段被去除。反硝化段对碳源的消耗会去除一部分COD(贡献率53.7%);好氧段的异养菌会对有机物进行降解(贡献率39.5%);此外,膜截留对有机物的去除也有一定贡献(贡献率7.O%)。氨氮的去除主要在好氧段进行(贡献率91.8%),膜对于氨氮的去除没有明显贡献(贡献率O.5%)。总氮的去除主要通过缺氧段的反硝化过程来完成(贡献率94.1%)。连续运行条件下,未出现长期稳定的亚硝氮积累。在冲击负荷条件下,进水氨氮浓度过高,会对硝化菌活性造成抑制,出现短期的亚硝氮积累。 不排泥条件下连续运行,系统的污泥浓度逐渐升高,MBR中的溶解性微生物产物(Soluble Microbial Products,SMP)出现积累,后又被逐步降解。随着微生物产物的积累和污泥浓度的升高,混合液粘度也逐步升高。但是MBR反应器中污泥的总活性高于CASR反应器。MBR中污泥的平均粒径始终小于CASR。MBR中较小的污泥粒径为加强传质提供了适宜的环境。 在试验条件下,膜通量为6.75 L/(m2h,),抽停比为8:2,曝气强度为50m3/(m2h)时,取得最好的长期稳定运行工况为61d。通过考察膜污染的发展过程,发现跨膜压差(Transmembrane Pressure,TMP)的上升分为平缓直线上升和剧烈直线上升两个阶段。其中,前者以凝胶层污染为主,后者以泥饼层污染为主。通过使用HCl、NaOH、NaClO三种化学药剂及其组合对膜组件进行清洗,发现氧化剂洗可使膜比通量得到显著提高。膜污染以有机污染物为主,因此化学清洗时应以氧化剂洗为核心,必要时辅以碱洗。

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