厌氧折流板膜生物反应器膜污染及水污染控制研究

摘要

随着社会经济的快速发展，水资源短缺问题日趋加剧，为了缓解严峻的水资源短缺问题，废水回用成为解决水资源短缺问题的关键。膜生物反应器（MBR）因具有高效稳定、过程简单、易于控制、出水水质优良且稳定以及设备占地面积小、剩余污泥产量低等传统污水处理工艺难以匹及的优点，得到了世界范围内广大学者的认可，然而膜污染问题却是制约其商业化应用的障碍。厌氧折流板反应器（ABR）是由一系列竖直挡板构成的多级室厌氧生物反应器，污水的流经距离加长，污水在流经途中，污染物得到逐级降解。本研究提出了一种由厌氧折流板反应器和膜生物反应器组合而成的厌氧折流板膜生物反应器（ABMBR），共进行两个阶段的实验。 第一阶段，以校园生活污水为处理对象，ABR与AnMBR结合，运行130天。结果表明，通过折流板反应器的降解与膜的过滤作用，COD去除率达到53%左右，上清液中的浊度去除率为83.72±10.97%，UV254去除率仅为28.21±8.29%，色氨酸和类腐殖质类物质的去除率分别为16.51%和37.61%。 运行期间，每一个周期采取了反冲洗、物理冲洗和化学清洗交叉的膜污染控制方式。结果表明，膜污染以每天0.0012~0.0021MPa的速度加剧，滤饼层中多糖占6.85±3.1%，蛋白质占4.12±2.1%。上清液中的亚微米粒子由多糖、蛋白质和腐殖质组成，粒径0.35±0.02μm，Zeta电位-25.20±1.83mV，是主要的膜污染物。 第二阶段，以啤酒厂废水为处理对象，ABR与AnMBR及MBR结合，运行五个周期，共140天，每个周期采取不同的膜污染控制措施，系统地研究了废水处理效率、膜污染行为及膜污染控制效果。结果表明，在前四周期的厌氧处理过程中，水力停留时间为42.44h时，COD去除率为71.88%，水力停留时间为22.60h时，COD去除率为73.87%，缩短水力停留时间，对COD的去除影响不大。 对比五种膜污染控制效果，结果表明，与定期反冲洗相比，定期的空气曝气是更加有效的膜污染控制方式；第五周期定期反冲洗同步空气曝气的组合方式能够最为有效地抑制膜污染加剧；在本阶段研究中，用于控制 AnMBR膜污染的能量消耗仅仅占总能量的0.52%~0.99%，在MBR中占到了31.80%。 论文研究证实ABMBR可有效去除废水中的污染物，为扩展MBR在废水回用技术中的应用提供了有益探索，同时为其市场开发奠定了一定的理论基础。

目录

声明

1. 绪 论

1.1. 膜生物反应器（MBR）

1.2.厌氧膜生物反应器

1.3.MBR/AnMBR运行过程中的膜污染及其控制技术

1.4.厌氧折流板反应器结构特性及应用

1.5.耦合MFC的MBR/AnMBR

1.6.课题背景及研究内容、目的、意义

2. 静态运行条件下厌氧折流板膜生物反应器膜污染控制

2.1.实验材料与方法

2.2. 结果与讨论

2.3. 小结

3. 耦合MBR/AnMBR的ABMBR对啤酒废水的处理及膜污染控制

3.1. 实验材料与方法

3.2. 耦合MBR/AnMBR的ABMBR系统运行效果

3.3. 运行条件对耦合AnMBR/MBR的ABMBR系统的影响分析

3.4. 用于减轻膜污染的能量消耗分析

3.5. 本章小结

4. 结论与展望

4.1. 结论

4.2. 创新点

4.3. 展望

致谢

参考文献

附录 硕士研究生学习阶段发表论文