强化MBR工艺污水深度处理试验研究

摘要

本文采用膜生物反应器(MBR)及其强化工艺进行生活污水深度处理的试验研究。研究工艺有三种：单独MBR工艺、投加粉末活性炭的复合膜生物反应器(HMBR)工艺、臭氧预氧化-复合膜生物反应器(OHMBR)工艺。重点考察了这三种工艺的污水深度处理效果，并对在线膜污染防治、强化膜生物反应器处理工艺的设计方法及其经济性进行了探讨。 试验结果表明MBR及其强化工艺处理出水的水质均优于生活杂用水水质标准。MBR、HMBR、OHMBR工艺对SS的去除率几乎达100％，颗粒性有机物和颗粒性总磷被膜截留在反应器内。在稳定运行后对水中溶解性有机物的去除效果差异较大，对DCODcr的去除率分别为10％～15％、50％～60％、71％～78％，相应的出水DCODcr分别为＜50mg/L、＜30mg/L、＜20mg/L；对UV254去除率分别为5％、30％和45％。三者对氨氮的去除效果很好，其去除率分别为80％～90％、95％左右、＞95％。但由于系统不排泥，无磷的去除途径，所以对溶解性总磷的去除效果不明显。 在溶解性有机物去除方面，膜及其表面的沉积层发挥了重要作用。有机物分子量分析结果表明，在HMBR工艺中，大分子有机物被膜截留在反应器中，并在一定程度上积累，但最终能被水解为小分子有机物而得到降解；在OHMBR工艺中，臭氧预氧化使大分子有机物迅速分解为小分子有机物进而被生物降解，使OHMBR获得了较高的有机物去除率。GC-MS分析结果表明，芳香烃类、卤代烃类、酚类、酸类有机物在反应器中得到了一定的降解。 膜污染控制的研究结果表明：在MLSS为3000mg/L、水温24℃时，临界膜通量为200ml/(m2·min)左右，对应的膜操作压力为0.7mH2O，低于该操作压力时，膜通量和操作压力呈线性关系。在进行水力反冲洗时，反冲洗水头为1.35mH2O较合适；反冲洗水温度高对反冲洗有利，65℃水比25℃水膜通量恢复提高了18％；采用空曝气对膜通量恢复有效果，在膜通量下降至39％时，空曝气4h，膜通量恢复至近90％；投加粉末活性炭(PAC)可以延缓膜通量下降，在MLSS为3000mg/L时，MBR运行3h，PAC投加量为0.9g/L的膜通量比未投加PAC的膜通量高出10.8％。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1水资源概况

1.1.1世界水资源现状

1.1.2我国水资源现状

1.2污水回用概述

1.2.1污水回用的意义

1.2.2污水回用现状

1.2.3污水回用的主要途径

1.2.4二级生物处理出水的水质分析

1.2.5污水回用的深度处理工艺

1.3膜生物反应器介绍

1.3.1膜生物反应器的分类

1.3.2膜生物反应器的特点

1.3.3膜生物反应器的研究与发展现状

1.4本课题的研究意义和内容

第2章试验材料与方法

2.1试验装置与材料

2.2试验用水

2.3水质分析方法

第3章单独MBR污水深度处理效果研究

3.1实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1 DCODcr的去除效果

3.2.2 UV254的去除效果

3.2.3氨氮的去除效果

3.2.4总磷的去除效果

3.2.5浊度与SS的去除效果

3.2.6生物相观察

3.3本章小结

第4章PAC—MBR污水深度处理效果研究

4.1实验方法

4.2粉末活性碳静态吸附试验

4.2.1 PAC对有机物的吸附效果

4.2.2 PAC对溶解氧的影响

4.3结果与讨论

4.3.1 DCODcr的去除效果

4.3.2 UV254的去除效果

4.3.3有机物分子量分析

4.3.4有机物的GC/MS分析

4.3.5氨氮的去除效果

4.3.6总磷的去除效果

4.3.7生物相观察

4.4本章小结

第5章臭氧—复合MBR污水深度处理效果研究

5.1实验方法

5.2预氧化臭氧投加量的确定

5.3结果与讨论

5.3.1 DCODcr的去除效果

5.3.2 UV254的去除效果

5.3.3有机物分子量分析

5.3.4氨氮的去除效果

5.3.5总磷的去除效果

5.3.6 MLSS的变化

5.3.7生物相观察

5.4本章小结

第6章膜污染及其控制研究

6.1膜污染的表征

6.2膜污染的影响因素

6.3临界膜通量的确定

6.3.1实验方法

6.3.2结果与讨论

6.4在线反冲洗对膜通量恢复的影响

6.4.1实验方法

6.4.2结果和讨论

6.5空曝气对膜通量恢复的影响

6.5.1实验方法

6.5.2结果和讨论

6.6投加PAC对膜通量的影响

6.6.1实验方法

6.6.2结果与讨论

6.7本章小结

第7章工艺设计实例和经济分析

7.1设计原始资料

7.2处理工艺流程

7.3处理单元设计

7.3.1臭氧接触池

7.3.2臭氧发生及尾气处理设施

7.3.3淹没式膜生物反应器

7.3.4消毒接触池及清水池

7.4经济分析

7.4.1工程总投资估算

7.4.2运行成本估算

7.5本章小结

结论

参考文献

附录

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明和使用授权书

致谢