生物膜法与膜生物反应器的污泥减量化效果对比研究

摘要

国内外学者针对污泥减量技术进行了大量研究，主要包括括交替好氧-厌氧法(OSA)、高温好氧消化法、延时曝气法、投加解偶剂法、臭氧氧化法等，但开发出的技术存在能耗大，容易引发二次污染等缺点，使污水处理和运行管理变得复杂。利用污泥原位减量技术进行污泥减量作为一种绿色的清洁技术，不但能大幅度的减少污泥量，而且还具有减少后续处理工艺投资、降低能耗和运行费用、没有副产物以及对环境不产生二次污染等优点。而原位污泥减量技术中，以生物膜技术和膜生物法研究较广。
　　本论文分别建立生物膜反应器和膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)，从污泥的性质、污泥减量化的效果表征以及对污染物去除效果等几个方面进行了试验研究。在此基础上，将两种工艺结合，考察组合工艺的污泥减量化效果。结果表明:生物膜系统和MBR系统均有较好的污泥减量化效果，污泥产率分别可以降低到0.072 kgMLVSS/kg COD和0.051 kg MLVSS/kg COD。生物膜系统的污染物去除效果较好，系统的硝化率也在95％以上;活性污泥有颗粒化现象，沉降性能优越，污泥活性较高;具有丰富的微生物种群，尤其是种类多样的原生动物和后生动物，如钟虫、累枝虫、轮虫等，从而形成了长而稳定的食物链，其污泥减量的原理主要是因为生物捕食而完成的。因为膜的强截留效果，MBR系统对污染物的去除效果和污泥减量效果略优于生物膜系统，其对污泥的减量化主要是通过维持代谢和内源呼吸作用实现的。但MBR系统污泥沉降性较差，污泥活性较生物膜系统低，污泥产率低，不利于长期运行。生物膜和MBR的组合工艺，在强化了处理效果的基础上，还能保持两种工艺的优点，维持较好的污泥形态和微生物活性，最重要的是能达到更高的污泥减量效果。在污染物去除率和污泥减量化效果方面均优于单一系统，其出水COD和氨氮浓度分别在30 mg/L和1 mg/L以下，污泥产率仅为0.037 kg MLVSS/kg COD。
　　通过本实验证明，采用BF纤维填料为载体的生物膜和MBR平板膜组合工艺，在水力停留时间(HRT)同为6h的条件下，污泥减量化效果优于单一的生物膜系统和MBR系统，并且可以使污泥具有较高活性，并具有丰富的微生物种群，利用活性污泥自然生态系统中微型动物的捕食和内源呼吸共同作用实现污泥减量化和无害化。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 剩余污泥危害及常规处置方法

1．2 污泥减量化技术的理论基础

1．2．1 维持代谢和内源呼吸污泥减量理论

1．2．2 解偶联代谢理论

1．2．3 溶胞-隐性生长理论

1．2．4 生物捕食理论

1．3 国内外污泥减量化研究现状

1．3．1 强化污泥内源呼吸污泥减量技术

1．3．2 基于解偶联生长的污泥减量技术

1．3．3 生物捕食

1．3．4 基干隐性生长的污泥减量技术

1．4 剩余污泥处理新技术

1．4．1 湿式氧化法(WO法)

1．4．2 厌氧消化和热干燥法

1．4．3 高速生物反应技术

1．5 生物膜法和MBR工艺简介

1．5．1 生物膜法

1．5．2 MBR工艺

1．6 实验目的和内容

2 生物膜系统污泥减量化效果

2．1 实验装置及方法

2．1．1 实验装置及条件

2．1．2 实验分析方法

2．1．3 实验用水

2．1．4 实验用泥

2．2 污染物处理效果分析

2．2．1 COD去除效果

2．2．2 NH4+-N去除效果

2．3 污泥性能和减量化效果

2．3．1 污泥浓度变化

2．3．2 MLVSS／MLSS

2．3．3 污泥产率

2．3．4 微生物相

2．4 本章小结

3 MBR系统污泥减量化效果

3．1 实验装置及方法

3．1．1 实验装置及条件

3．1．2 实验分析方法

3．1．3 实验用水

3．1．4 实验用泥

3．2 污染物处理效果分析

3．2．1 COD去除效果

3．2．2 NH4+-N去除效果

3．3 污泥性能和减量化效果

3．3．1 污泥浓度变化

3．3．2 污泥产率

3．4 膜污染分析

3．4．1 膜通量变化

3．4．2 膜污染控制方法

3．5 本章小结

4 生物膜与MBR组合工艺污泥减量化效果

4．1 实验装置及方法

4．1．1 实验装置及条件

4．1．2 实验分析方法

4．1．3 实验用水

4．1．4 实验用泥

4．2 污染物处理效果分析

4．2．1 COD去除效果

4．2．2 NH4+-N去除效果

4．3 污泥减量化效果对比分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢