膜生物反应器（MBR）处理高盐废水的试验研究

论文摘要

目前,在高盐废水的生物处理中,有关盐度对生物处理系统影响的利弊及高盐环境下有机物和氨氮处理效果的研究结论还不统一;国内外一些学者所采用的处理工艺也大都停留在A/O工艺、SBR工艺、传统活性污泥法、生物滴滤池、延时曝气活性污泥法上,采用膜生物反应器（MBR）工艺处理含盐废水鲜有报道。本文采用MBR工艺研究了高盐废水中有机物和氨氮降解变化规律,对丰富高盐度废水污水处理的理论及指导工程实践都具有重要意义。通过试验,探寻了高盐废水在不同运行条件（包括盐度、有机负荷、氨氮负荷、pH值、HRT等）下,有机物和氨氮降解规律及处理系统中生物相的变化,研究了膜污染机理与预防措施。试验结果表明,采用MBR工艺处理含不同比例海水污水时,控制进水CODCr为800～1000mg/L,NH3-N为80～100mg/L,pH为7.0～8.5,混合液污泥浓度（MLSS）为7000～8000mg/L,溶解氧（DO）浓度为2～4mg/L,温度（T）为20～25℃,CODCr的去除率在污水中海水比例为30%、50%和70%时分别为93%、87%和75%;氨氮去除率在污水中海水比例为40%、60%和70%时分别为95%、91%和85%。可见,受盐度影响时氨氮去除率变化要小于有机物去除率变化,亦表明自养菌受到的影响要低于异养菌。另外,随盐度的升高,活性污泥沉降性能增强,污泥颗粒由开放、疏松变得封闭、紧密。在含10%海水比例时（相应盐度为3500mg/L）,活性污泥颗粒很大,形状为不规则形,絮凝体紧密度不好,呈疏松状;当含40%海水比例时（相应盐度为14000mg/L）,活性污泥的结构发生变化,絮凝体变小且紧密度变高;在含70%海水比例时（相应盐度为24500mg/L）,絮凝体已经变得很小,呈封闭状且异常紧密。固定污水中海水比例为50%（相应盐度为17500mg/L）,控制进水CODCr为300～2600mg/L,NH3-N为50～300mg/L,pH值为6.0～9.0,混合液污泥浓度（MLSS）为7000～8000mg/L,溶解氧（DO）浓度为2～4mg/L,温度（T）为20～25℃,得出系统的最佳运行条件为:有机负荷小于3.2kgCOD/m3·d,氨氮负荷小于0.35kg/m3·d,pH值在7.5～8.5之间,HRT大于12h。在此条件下,CODCr与氨氮的去除率可同时达到90%。膜污染是膜分离过程中不可避免的问题,也是膜生物反应器在运行过程中需要重点控制的对象,它不仅影响膜组件的产水率,还影响膜生物反应器的运行能耗。采用以聚乙烯为材质的中空纤维帘式膜,控制水力停留时间为12h,采取抽7min停3min的间歇操作方式可以有效地延缓膜污染。微生物所分泌的大量胞外多聚物是造成MBR工艺处理含盐废水过程中膜污染的主要原因。采用清水冲洗加次氯酸钠溶液浸泡的方法可对膜进行有效清洗,跨膜压差由清洗前的15.7kPa降至清洗后的3.5kPa。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 水资源现状
• 1.1.1 水资源的结构与分布
• 1.1.2 水资源短缺及解决途径
• 1.1.3 国内外海水利用现状
• 1.2 高盐废水生物处理研究现状
• 1.2.1 高盐废水的产生
• 1.2.2 高盐废水生物处理的国内外研究动态
• 1.2.3 嗜盐菌研究现状
• 1.2.3.1 嗜盐菌的分类
• 1.2.3.2 嗜盐菌的生理特性与嗜盐机制
• 1.2.4 高盐对废水生物处理的影响
• 1.3 课题研究内容与意义
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 课题主要研究内容
• 第二章 试验设计及研究方法
• 2.1 试验用水
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 膜生物反应器工艺简介
• 2.2.1.1 膜生物反应器（MBR）
• 2.2.1.2 膜生物反应器的分类与特点
• 2.2.2 试验装置及运行条件
• 2.2.3 分析项目及测定方法
• 2.2.3.1 污泥沉降性能的评价
• 2.2.3.2 污泥浓度的测定
• 2.2.3.3 溶解氧的测定
• 2.2.3.4 氨氮、硝态氮、亚硝态氮的测定
• 2.2.3.5 有机物的测定
• 第三章 高盐废水中有机物去除规律的研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验设计
• 3.2.1 污泥接种与驯化
• 3.2.2 试验步骤
• 3.3 含不同海水比例污水有机物去除规律的试验研究
• 3.4 含50%海水的污水有机物去除规律试验研究
• 3.4.1 不同有机负荷下有机物去除规律
• 3.4.2 PH值对有机物处理效果的影响
• 3.4.3 HRT对有机物处理效果的影响
• 3.5 盐度对活性污泥结构与沉降性的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 高盐废水中氨氮去除规律的研究
• 4.1 引言
• 4.2 氨氮去除原理
• 4.3 试验设计
• 4.4 含不同海水比例污水氨氮去除规律的试验研究
• 4.5 含50%海水的污水氨氮去除规律试验研究
• 4.5.1 不同氨氮负荷下氨氮去除规律
• 4.5.2 PH值对氨氮处理效果的影响
• 4.5.3 HRT对氨氮处理效果的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 膜污染
• 5.1 引言
• 5.2 MBR工艺中膜污染机理的研究
• 5.3 试验中采取的防止膜污染的措施
• 5.4 膜的清洗
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢