膜生物反应器处理生活污水运行控制优化研究

摘要

该研究采用膜生物反应器工艺,以生活污水为处理对象,系统地考察了膜生物反应器的运行效能,重点对膜生物反应器运行控制条件进行优化研究,在此基础上建立了有机底物降解和污泥增长动力学模式,并进一步对膜生物反应器的应用进行了技术经济分析.膜生物反应器采用连续进水方式,在进水量为8.5L/d,水力停留时间(HRT)为24h,进水COD浓度为161.8~210.8mg/L,进水负荷为0.15~1.20kgCOD/(m<'3>·d),水温为18.2~20.0℃的条件下,7日后完成启动.此后,进水COD浓度为219.3~393.1mg/L,进水量由8.5L/d逐步增至61.5L/d,容积负荷相应地由0.23kgCOD/(m<'3>·d)逐渐增加至2.97kgCOD/(m<'3>·d),反应器对COD的平均去除率为93.7％.其间,容积负荷和污泥负荷的变化对COD去除率没有明显影响.运行过程中,由于进水水质的变化分别在第40、49运行日形成了两次冲击负荷,容积负荷分别提高到3.68kgCOD/(m<'3>·d)、4.46kgCOD/(m<'3>·d),但COD去除率仍高达98.9％、97.5％,冲击负荷均未对反应器的运行效果产生影响.在整个运行阶段,污泥从感观上经历了由开始时的黑色变为灰褐色最后变为黄褐色的过程,污泥浓度由接种时的2212mg/L最终增至8926mg/L,MLVSS/MLSS有所降低.在反应器稳定运行后期,观察反应器内混合液的生物相,镜检发现后生动物轮虫.以上结果表明,膜生物反应器具有启动迅速,负荷提高快,有机物去除率高,运行稳定和抗冲击负荷能力强等优点,而且可以利用镜检生物相的方法来直观判断反应器的运行状态.在膜生物反应器处理生活污水研究的基础上,建立了有机底物降解动力学方程和污泥增长动力学方程,其表达式分别为:(Xt)/(S<,0>-S<,e>)=39.9719[1/S<,e>]+0.3683,(ΔX)/(X<,V>V)=0.1097(Q(S<,0>-S<,e>))/(X<,V>V)-0.0354.运行控制条件优化研究表明,最佳运行控制参数中MLSS为5500mg/L,HRT为3.4h,最佳排泥时间为15天.经济技术分析结果发现,采用膜生物反应器处理生活污水用于回用在技术和经济上是可行的,其工程总投资为25.9万元,与生化和物化相结合的工艺相当,但运行成本较低,可节省0.09元/m<'3>.

目录

文摘

英文文摘

第1章引言

1.1膜生物反应器发展概况

1.2膜生物反应器

1.2.1曝气膜生物反应器

1.2.2萃取膜生物反应器

1.2.3分离膜生物反应器

1.3膜生物反应器的研究进展

1.3.1膜生物反应器的效能

1.3.2膜生物反应器的运行控制

1.4膜生物反应器的应用现状

1.5本试验的研究目的和内容

第2章试验方法与过程

2.1试验流程与设备

2.1.1工艺流程

2.1.2主要设备

2.2试验水质及分析测定方法

2.2.1试验用水

2.2.2接种污泥

2.2.3主要分析项目及测定方法

2.2.4试验仪器及试剂

2.3试验过程及方法

2.3.1反应器效能试验

2.3.2反应器运行控制试验

第3章膜生物反应器运行效能研究

3.1膜生物反应器启动及运行结果

3.2反应器的负荷率

3.2.1容积负荷

3.2.2污泥负荷

3.2.3冲击负荷

3.3膜作用

3.3.1膜的截留原理

3.3.2膜的截留作用

3.4污泥特性及生物相

3.4.1污泥增长及特性变化

3.4.2污泥的物理特性及生物相

3.5小结

第4章膜生物反应器动力学研究

4.1概述

4.2有机底物降解动力学模式

4.2.1基本假设

4.2.2模式的推导

4.2.3参数的确定

4.3污泥增长动力学模式

4.3.1基本假设

4.3.2模式的推导

4.3.3参数的确定

4.4小结

第5章膜生物反应器运行控制条件优化研究

5.1污泥浓度

5.2水力停留时间

5.2.1 HRT对COD去除效果的影响

5.2.2 HRT的计算

5.3最佳排泥时间

5.3.1污泥增长量的理论分析

5.3.2最佳排泥时间的确定

5.4小结

第6章膜生物反应器技术经济分析

6.1技术可行性分析

6.1.1工艺流程

6.1.2设计参数

6.1.3预期达到的处理效果

6.1.4技术可行性分析

6.2经济可行性分析

6.2.1工程投资

6.2.2运行费用

6.3小结

第7章结论

参考文献

已发表论文目录

致 谢