预培养硝化细菌强化超滤工艺处理季节性突发氨氮污染研究

摘要

近些年来，水源水受到突发性氨氮污染的频率越来越高，许多突发性氨氮污染爆发的时间具有季节性，而传统的氯化法和生物法都不能有效应对。膜技术被认为是21世纪的水处理技术，已经被越来越多的给水处理厂所采用。因此本论文主要针对超滤工艺应对突发性氨氮污染水源水的应急工艺展开研究，提出了在超滤膜池中预投培养好的高活性硝化菌液处理突发氨氮污染的思路，探索了如何快速富集硝化细菌，对比了不同方法维持菌液活性的优缺点，研究了不同工况对此应急工艺处理效能的影响。
　　首先，进行了超滤工艺和MBR工艺处理突发性氨氮污染能力的对比研究。超滤工艺不能有效应对突发性氨氮污染，即使向膜池中投加粉末活性炭后，也只能提高溶解性有机物的去除率；MBR工艺具有很好的抗氨氮冲击负荷能力，稳定运行时，进水氨氮浓度为2mg/L，当8.5mg/L的突发氨氮污染来临时，出水水质能在1h后达到水质标准的要求。
　　其次，研究了不同条件对MBR快速富集硝化细菌的影响。对于膜池中粉末活性炭浓度这一因素，考察了20g/L和60g/L这两个水平，水温为24±1℃时，两个水平对硝化细菌的成熟周期没有影响，亚硝酸细菌和硝酸细菌的成熟周期分别为17d和25d；水温下降到16±1℃时，粉末活性炭浓度为60g/L的MBR出水氨氮浓度和亚硝酸盐氮浓度变化幅度较小，膜池内单位体积混合液异养菌活性以及亚硝酸细菌活性都较高，因此，在温度较低时富集硝化细菌，认为膜池中粉末活性炭浓度较高时更有利。对于进水水质这一因素，对比了松花江水源水和实验室配水，试验结果表明，进水为松花江水源水时，亚硝酸细菌和硝酸细菌的成熟周期分别为24d和34d，比进水为实验室配水时分别延长了7d和9d。从经济因素出发，考察了间歇培养时富集硝化细菌的效果，试验结果表明，亚硝酸细菌成熟周期为18d，比连续培养时延长了1d，硝酸细菌的成熟周期为22d，比连续培养时缩短了3d。
　　然后，对如何以经济的方式维持硝化细菌的活性进行了研究。MBR连续运行周期性投加氯化铵维持硝化菌液活性时，间歇曝气的效果要好于连续曝气，因此又做了MBR连续运行不曝气保存硝化菌液活性的试验，在第6d、12d和18d时硝化活性保留率分别为92％、69%和40%，投加氯化铵的周期不同会对硝化细菌的活性恢复产生影响，在12d时进行活性恢复仍能够在3h之内取得很好的效果。静态保存硝化菌液时，连续曝气保存的硝化菌液在第20d时硝化活性保留率降低到16%，不曝气保存的硝化菌液在第26d时硝化活性保留率降低到45%；室温保存的硝化菌液和4℃保存的硝化菌液，在第26d时，硝化活性保留率分别为45%和53%；基质中添加氯化铵和不添加氯化铵保存硝化细菌时，在第26d时，硝化活性保留率分别为64%和45%。
　　最后，研究了向超滤膜池中投加硝化菌液处理突发性氨氮污染的能力，对比了不同工况的影响。试验结果表明，硝化菌液的投加量越多，应急能力越强，根据氨氮负荷可以计算出理论的硝化菌液投加量，当投加量为理论值的一半时，出水水质能够在2h左右达标。膜池中投加粉末活性炭时并不能强化应急工艺对氨氮的去除效能，但是可以提高溶解性有机物的去除率，对于溶解性有机物含量较高的突发氨氮污染有较强的适用性。曝气方式会影响应急工艺的处理效能，连续曝气时处理效果最好，曝气间隔时间较长时出水氨氮浓度不能达标，综合考虑经济因素以及处理效果，曝气1min/停止4min时比较适宜。另外，通过小试装置研究了不同工况对膜污染的影响，膜池中投加粉末活性炭能够延缓膜的不可逆污染；连续曝气和曝气1min/停止4min时膜污染的速率并没有明显差异；膜通量对膜污染速率有很大影响，10L/(m2·h)时TMP增长缓慢，10L/(m2·h)可能是临界膜通量。

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第1章 绪 论

1.1我国的水污染现状

1.2微污染水源水现状

1.3MBR用于微污染水处理的研究进展

1.4课题的意义以及主要研究内容

第2章 试验材料和方法

2.1试验材料及进水水质

2.2试验装置

2.3检测方法

第3章 MBR中富集硝化细菌的试验研究

3.1粉末活性炭投加量不同时MBR的启动特性

3.2水质不同时MBR的启动特性

3.3 间歇培养时MBR的启动特性

3.4 本章小结

第4章 维持预培养硝化细菌活性的试验研究

4.1周期性投加氯化铵维持硝化细菌活性的试验研究

4.2静态维持硝化细菌活性的试验研究

4.3 本章小结

第5章 超滤工艺预投硝化菌液处理突发氨氮污染的试验研究

5.1不同工艺应对突发性氨氮污染的能力

5.2超滤工艺中预投硝化细菌处理突发性氨氮污染的试验研究

5.3不同工况下膜污染的试验研究

5.4本章小结

结论

参考文献

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