生态住宅中污水处理回用装置的研究

摘要

随着经济的迅猛发展和人民生活水平的提高,全社会的环境意识也逐渐增强,居住环境质量越来越受到重视.选择注重生态概念的住宅,已成为很多居民的共识,生态住宅也就应运而生.该课题的研究目的是研制一套用于生态住宅的生活污水处理装置,其处理能力要与五人家庭的污水排放量相适应,出水水质必须达到回用标准.要求该装置:设备紧凑、占地面积小,工艺先进、操作简便,并在一定程度上实现自动控制.为此,该实验首先根据文献调研情况,设计小型反应器,通过实验,优化操作参数,然后进行处理装置的设计.通过一体式陶瓷膜分离装置处理洗车废水和生活污水的实验,分析了各种生化处理工艺和膜生物反应器的优缺点,选定投加填料的复合式膜-生物反应器作为生态住宅中生活污水的处理装置,并分别设置生化反应区和膜分离区.该反应器具有抗冲击负荷能力高、运行稳定性好、管理维护方便等特点,而且由于生化反应区应用了生物膜技术,可在悬浮污泥浓度低的条件下达到高处理效果,有效地减轻了膜污染.反应器不排泥分别在HRT=4h、6h、8h、10h各运行了一个月左右.结果表明,系统出水水质良好且稳定,系统对COD的去除率均达90％以上.生化处理单元的COD去除率随着HRT的延长而提高,但HRT>8h时,由于污泥负荷低,微生物由于营养不足而出现生物固体的自我消解,从而微生物量出现降低的趋势.在HRT=8h时,控制污泥龄SRT=5d、10d、20d、40d的条件下各运行了一个月左右.结果表明由于填料的存在,附着生物量占了反应器中生物量的很大一部分,悬浮污泥的排放对反应器内总生物量的影响不大,所以污泥龄对COD的去除效果的影响不显著,但NH3-N的去除率受污泥龄的影响较大,随着污泥龄的增大NH3-N的去除率提高.对污泥活性的的分析表明,随着污泥龄的增大悬浮污泥的活性变低,而填料上污泥活性受污泥龄的影响较小.在HRT=8h及不排泥的条件下对反应器内DO对污染物的影响进行了分析,结果表明,增大DO虽然可以使总去除率提高,但能耗也会随之增加.通过对运行过程中膜过滤压力的变化分析,发现膜过滤压力、膜总阻力与膜通量有关,而混合液中溶解性有机物的积累可使膜阻力增大.另外,还分别考察了抽吸时间和曝气量对膜过滤压力上升速率的影响,并结合膜电镜照片分析了膜污染情况,并对其清洗方式进行了初步探讨.结果表明,在该实验条件下,膜污染主要集中在膜外表面,膜内部污染不明显.经过碱液浸泡以后,膜表面滤饼层基本去除,表面结构基本恢复.利用上述实验得出的最佳运行参数,设计了用于生态住宅中的生活污水处理装置,并且对该装置处理生活污水进行了经济技术分析.

目录

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第一章绪论

1.1中国的水资源现状

1.2污水资源化

1.2.1国内外现状

1.2.2污水的回用方式

1.2.3污水回用技术

1.2.4膜分离与膜生物反应器技术

1.3家用水处理设备的应用及研究现状

1.3.1单独净化槽

1.3.2膜生物反应器

1.4膜生物反应器

1.4.1膜生物反应器的发展概况

1.4.2膜生物反应器工艺、组成及特点

1.4.3膜生物反应器用于家庭生活污水处理的优点

1.4.4用于MBR的膜材料、组件及MBR的形式

1.5膜生物反应器的研究现状

1.5.1分置式膜生物反应器

1.5.2一体式膜生物反应器

1.6 MBR的应用及前景

1.7课题的内容、目的及意义

1.7.1生态住宅

1.7.2课题研究目的、内容及意义

第二章实验装置及方法

2.1反应器的选型

2.1.1前期实验

2.1.2传统膜—生物反应器

2.1.3复合式膜—生物反应器

2.1.4实验装置

2.1.5膜组件

2.2实验方法

2.2.1工艺实验研究思路

2.2.2模拟生活污水水质

2.2.3实验方案

2.2.4分析项目与方法

2.2.5主要仪器

第三章复合式膜—生物反应器挂膜实验

3.1浸没填料系统的特点

3.2影响生物膜生长的因素

3.3生物膜特性

3.3.1生物膜及其生长

3.3.2复合式膜-生物反应器中生物相的观察

3.3.3复合式膜-生物反应器中微生物的构成

3.3.4挂膜阶段悬浮污泥量及附着生物量的变化

3.4挂膜阶段污染物的去除效果

3.4.1挂膜阶段COD的去除效果

3.4.1挂膜阶段NH3-N的去除效果

3.5本章小结

第四章膜-生物反应器污染物去除效果及其影响因素研究

4.1不排泥条件下水力停留时间对污染物去除效果的影响

4.1.1膜生物反应器不排泥运行

4.1.2水力停留时间对COD去除效果的影响

4.1.3水力停留时间对NH3-N去除效果的影响

4.2污泥龄对污染物去除效果的影响

4.3进水COD容积负荷及其影响分析

4.4进水NH3-N容积负荷及其影响分析

4.5 DO对处理效果的影响

4.6本章小结

第五章复合式膜-生物反应器微生物及混合液特性分析

5.1复合式膜生物反应器中污泥的增值特性

5.2反应器污泥活性的测定

5.2.1污泥的活性

5.2.2污泥活性的测定原理

5.2.3污泥活性的测定装置

5.2.4污泥活性的测定步骤

5.2.5污泥耗氧曲线与活性计算

5.2.6不同水力停留时间条件下污泥活性的变化

5.2.7不同污泥龄条件下污泥活性的变化

5.3复合式膜生物反应器的混合液特性分析

5.3.1不排泥条件下反应器内混合液粘度的变化

5.3.2反应器上清液中多糖及蛋白质浓度随时间的变化

5.4本章小结

第六章复合式膜-反应器膜分离特性及膜污染控制

6.1膜分离基本理论

6.1.1死端过滤和错流过滤

6.1.2膜的质量传递控制

6.1.3饼层的质量传递控制

6.1.4膜分离特性的影响因素

6.2不同运行条件对膜分离特性的影响

6.2.1不同水力停留时间对膜分离特性的影响

6.2.2抽停时间对膜分离特性的影响

6.2.3曝气量对膜分离特性的影响

6.3运行过程膜污染的控制

6.3.1膜污染的特征和现象分析

6.3.2膜污染机理分析

6.2.3减缓膜污染的方式

6.4本章小结

第七章生态住宅生活污水处理回用装置的研制

7.1引言

7.2复-合式膜生物反应器处理生活污水的工艺流程

7.3放大设计的的基本原则

7.4复合膜生物反应器的放大设计计算

7.4.1设计资料

7.4.2化粪池的设计

7.4.3膜组件的设计

7.4.4膜生物反应器的设计

7.4.5曝器装置的设计

7.5复合式膜生物反应器的技术经济分析

7.5.1工程建设费用分析

7.5.2运行费用分析

7.6复合式膜-生物反应器运行费用影响因素分析

7.7结论

第八章主要结论与建议

8.1主要结论

8.2建议

参考文献