水解酸化/一体式膜生物反应器处理含PVA退浆废水的研究

摘要

根据清浊分流的原则，对水量小但污染严重的含PVA退浆废水进行单独的处理，可以使其余印染废水减少50％以上的污染负荷，更容易采用传统的活性污泥法去除，而且停留时间和建设规模都可以大幅度降低，从而减少污水处理投资和运行成本。 含PVA退浆废水中的污染物为有机物质，但可生化性能差，本文选用水解酸化/一体式膜生物反应器(SMBR)组合工艺处理含PVA退浆废水；同时鉴于膜污染问题是SMBR进一步应用中的关键，本文还进行了投加聚合硫酸铝铁(PAFS)的SMBR(1号系统)和未投加PAFS 的SMBR(2号系统)的对比试验，以期找到减缓膜污染的方法。在系统地研究了组合工艺的处理效果、混合液特性和膜污染的基础上，得出了一些重要结论： (1)系统在水解酸化段和SMBR的水力停留时间分别为20h和10h的条件下，进水COD在1000mg/l左右时，水解酸化/SMBR在处理试验废水时取得了较为满意的效果，对COD的平均去除率在95％左右，其中水解酸化段和SMBR对COD去除率的贡献分别约为20％和75％，这说明SMBR对整个工艺的处理效果起着至关重要的作用。 (2)水解酸化段主要是改变了难降解的PVA分子结构，提高了废水的可生化性，为后续SMBR工艺创造了条件，当SMBR的水力停留时间为10h，当水解酸化段的水力停留时间为20h、16h、10h，1号系统最大的COD—VSS负荷分别为0.33 kgCOD/(kgVSS．d)、0.29 kgCOD/(kgVSS．d)、0.20 kgCOD/(kgVSS．d)，2号系统最大的COD—VSS负荷分别为0.31 kgCOD/(kgVSS．d)、0.24 kgCOD/(kgVSS．d)、0.15 kgCOD/(kgVSS．d)。这说明水解酸化段直接影响到SMBR的最大COD—VSS负荷，对整个工艺来说是必不可少的。 (3)在试验稳定运行的60天，1号系统和2号系统的COD—VSS负荷分别不宜大于0.33 kgCOD/(kgVSS．d)和0.31 kgCOD/(kgVSS．d)，COD—VSS的负荷一旦大于这个数值时，系统会产生大量泡沫，同时有污泥结块现象，并吸附在膜组件之上，生物活性迅速下降，去除效率有所降低，这说明SMBR在处理PVA退浆废水时，应慎重选择最大COD—VSS负荷，以免影响处理效果。 (4)在试验稳定运行的60天，1号系统最大污泥负荷(0.33kgCOD/(kgVSS．d))大于2号系统的最大COD—VSS负荷(0.31kgCOD/(kgVSS．d))，这说明投加PAFS驯化后的活性污泥，对难降解的物质(PVA)有较强的降解能力和吸附能力，避免了这些难降解的微生物代谢产物在生物反应器中的积累。 (5)1号系统和2号统的对比后，可以知道1号系统中混合液的生物相变得更加丰富、颗粒粒径变得较大且均一，这使得活性污泥在膜面的沉积速率和抽吸压力的增长速率都有所降低；过滤总阻力为2号系统的1/4，这表明，投加PAFS后可以显著的减缓膜污染。 (6)水洗和碱洗对2号系统膜污染去除效果比较理想，而酸洗和碱沈对1号系统膜污染去除更能取得较好的清洗效果；两系统的膜组件都是在水洗+酸洗+碱洗时，膜通量的恢复量最大，但2号系统清洗后的膜通量要大于1号系统，这表明两系统膜污染性质是不同的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2棉纺织印染的工艺及各工艺废水的性质

1.2.1机织布印染(联合机、卷染)工艺

1.2.2各工序废水水质

1.3退浆在炼漂工艺中的意义

1.4退浆废水性质和危害

1.5含PVA退浆废水常用的处理方法

1.5.1国外降解PVA的微生物研究状况

1.5.2国内降解PVA的微生物研究状况

1.5.3混合体系对PVA的降解途径

1.6膜生物反应器简介

1.6.1膜生物反应器特点

1.6.2膜生物反应器处理难降解污染物的原理

1.7课题研究的内容、意义

2试验装置及方法

2.1试验装置

2.2试验用水水质的确定

2.3试验工艺路线的确定

2.3.1絮凝活性污泥法原理

2.3.2絮凝活性污泥法的特点

2.3.3膜污染的控制

2.4分析项目与方法

2.5试验仪器

3 MBR污染物去除特性分析

3.1系统的启动

3.1.1水解酸化池的启动

3.1.2 SMBR的启动

3.2系统稳定运行期

3.2.1水解酸化段对COD去除特性

3.2.2 SMBR对COD的去除特性

3.2.3 SMBR中COD去除率的比较

3.2.4污泥COD-VSS负荷、容积负荷对出水影响

3.2.5膜组件在MBR处理试验用水中的贡献分析

3.3水解酸化／SMBR工艺各段对COD去除的贡献

3.4水解酸化段水力停留时间对有机物去除效果的影响

3.5小结

4 MBR内有机污染物的降解动力学分析

4.1污泥产率系数Yg与衰减系数Kd的求解

4.2污泥产率系数Yg与衰减系数Kd的确定

4.3饱和常数Ks和最大比降解速率Vmax的求解

4.4饱和常数Ks和最大比降解速率Vmax的确定

4.4.1确定非生物降解COD浓度Ci

4.4.2饱和常数Ks和最大比降解速率Vmax的确定

4.5最短生物固体平均停留时间θcmin的计算和讨论

4.6小结

5混合液特性与微生物特性对比分析

5.1表观特征

5.2耗氧速率

5.2.1测定装置

5.2.2测定方法

5.3污泥浓度

5.4颗粒尺寸

5.5小结

6 MBR中膜污染的分析和控制

6.1膜污染及其影响因素

6.2膜污染阻力分布的测定

6.2.1试验装置

6.2.2试验方法

6.2.3阻力分布测定步骤

6.2.4试验结果分析

6.3膜生物反应器的膜污染的机理分析

6.3.1微生物及污泥的污染

6.3.2有机物污染

6.3.3无机物污染

6.3.4浓差极化及膜污染

6.4抽吸压力变化

6.5膜污染的电镜观察

6.6清洗方法

6.6.1清洗效果

6.7小结

7结论和建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

结语与致谢