新型膜生物反应器的研究

论文摘要

膜生物反应器（MBR）是一种将生物处理技术与膜技术有机结合在一起的新型工艺。它具有出水水质好、耐冲击负荷能力强、污泥量小、停留时间长、工艺流程短、结构简单紧凑、占地省、自动化程度高、维护简单、节省人力等优点。作为新型水处理技术的代表之一，MBR是比较高效的水处理及污水回用工艺。但是，膜生物反应器目前并没有迅速地完全地取代传统水处理技术在水处理工业中的地位，是因为MBR水处理技术还存在一些问题，诸如：膜污染问题难以控制，微生物活性易降低和不可降解性物质易积累，氧的传质效率低，剩余污泥难以处置，化学清洗的废液造成二次污染，能耗和设备费用高等。针对以上缺点，本文对膜生物反应器做改性处理，并进行对比试验。在试验过程中，同时运行两套小试规模的一体式平板膜生物反应器，处理以工业废水为主的城市污水。其中一套是普通聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜组装成的MBR；另一套考虑到纳米TiO2具有高效的光催化氧化作用和超亲水性，因此采用喷涂纳米TiO2的方法改性PVDF微滤膜，组装成新型MBR。两套MBR进行平行试验，同时处理来自青浦第二污水厂多尔沉砂池的出水。记录两者在不同工况下的出水水质，膜通量和膜过滤阻力情况，通过比较可以看出，在进水CODcr平均大于500 mg／L，BOD5／CODcr=0．2～0．4，并且水温低于20℃的情况下，两套MBR均在半个月内就可以达到理想的出水效果，即满足CJ25．1-89杂用水标准。在进入运行稳定期后第一步对三种不同抽吸压力（TMP）下的出水水质、膜通量及膜污染情况进行比较，得出本系统最优TMP为30kPa。而改性MBR过滤清水阻力比非改性MBR小1／2；改性MBR在30kPa和40kPa膜抽吸压力下的稳定膜通量分别比非改性MBR大67．5％和46．7％。第二步调整曝气量依次为0．3m3／h，0．1 m3／h，0．5 m3／h。对比三种情况下的出水水质、膜通量及膜过滤阻力情况，得出0．3 m3／h为其中最佳参数。太大或太小的曝气强度都会对处理效果和运行情况产生比较大的影响。试验结尾观察膜表面状态的电镜照片，并初步对不同运行参数对运行效果的影响进行分析。可以得出，两套MBR的出水均可以达到杂用水标准，而改性MBR通过喷涂TiO2，改善了膜表面的亲水性和粗糙度，其清水透水率及运行期间膜通量明显高于非改性MBR。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 膜生物反应器处理水的原理
• 1.1.1 膜分离技术
• 1.1.2 生物处理技术
• 1.2 膜生物反应器的种类
• 1.3 膜生物反应器的优缺点
• 1.4 国内外针对膜生物反应器缺点所作的革新
• 1.4.1 从膜材料的物理化学性质方面革新
• 1.4.2 从膜组件的结构或运行手段方面进行革新
• 1.4.3 从调节改善混合液的化学物理及生物性质方面革新
• 1.5 小结
• 第2章 研究目的、内容及方法
• 2.1 研究目的
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 技术路线
• 2.3.2 具体实施方案
• 第3章 试验装置、设备与准备
• 3.1 试验进水污水水质
• 3.1.1 试验地区污水总量
• 3.1.2 试验地区及试验装置的进水水质
• 3.1.3 试验地区出水水质
• 3.2 试验系统及工艺流程
• 3.3 试验装备与准备过程
• 3.3.1 改性膜组件的选择和制备
• 3.3.2 数据监测方法及设备
• 第4章 改性方法、原因及试验初步结果
• 4.1 改性方法
• 4.2 改性原因
• 4.2.1 改性目标
• 2光催化氧化机理'>4.2.2 TiO₂光催化氧化机理
• 2在水处理中的应用'>4.2.3 TiO₂在水处理中的应用
• 2的特性'>4.2.4 纳米TiO₂的特性
• 2的超亲水性及其应用'>4.2.5 纳米TiO₂的超亲水性及其应用
• 4.3 改性MBR与非改性MBR的透水率
• 4.3.1 清水膜通量对比
• 4.3.2 启动前污水膜通量的对比
• 4.4 小结
• 第5章 试验过程与结果
• 5.1 试验阶段的划分
• 5.2 试验结果与分析
• 5.2.1 试验启动期情况
• 5.2.2 稳定期出水水质对比
• 5.2.3 稳定期膜通量对比及过滤阻力对比
• 5.2.4 稳定期MLSS对比
• 5.2.5 试验后膜表面状态对比
• 5.3 运行参数对运行情况的影响
• 5.3.1 抽吸压力的影响
• 5.3.2 曝气强度的影响
• 5.3.3 MLSS的影响
• 5.4 试验过程中出现的问题
• 第6章 结论与建议
• 6.1 试验结论
• 6.2 试验建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果