高效自生动态膜技术的初步研究

摘要

自生动态膜生物反应器(Self-Forming Dynamic Membrane Bio-Reactor,SFDMBR)是传统膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)和动态膜技术(Dynamic Membrane，DM)相结合的污水处理新工艺。它采用大孔径网膜代替传统的微滤膜，利用网膜两侧水头差的作用下形成的表面污泥层起到截留作用，进行固液分离。它解决了传统膜生物反应器膜组件成本高、动力消耗大以及膜污染难以解决等问题，具有较高的研究价值和发展前景。 本研究是基于一种廉价易得的微网基材——200目不锈钢丝网(孔径80μm)展开的。试验基地设于安亭国际汽车城污水处理厂，试验用水采用该厂初沉池出水，属于典型城市污水。在课题组前期关于动态膜生物反应器可行性研究的基础上，对原有膜组件进行了结构优化，提高了膜组件的性能，并运用新的膜组件对运行影响因素和动态膜机理等问题进行了研究。 通过小试试验研究了影响动态膜运行的主要因素，在MLSS=7000～8000mg/L，SVI=80～110mL/g的条件下，试验结果表明： 1)出水通量：采用大通量启动、小通量运行的方式可以让动态膜迅速形成，并维持较长的运行周期，稳定运行通量可达到0.03～0.04m<'3>／m<'2>·h。 2)曝气方式：周期初施加侧方曝气、运行20分钟后加小气量下方曝气的方式能有效阻止污泥颗粒在泥饼层表面沉积，延缓膜污染进程，明显提高出水通量和运行稳定性。 3)错流速度：膜间错流速度与曝气方式、反应器规格及膜组件的布置情况等因素有关，试验所用反应器能达到的最高错流速度为0.3m/s。 4)清洗方式：底部曝气加空气反冲的在线清洗方式能达到90﹪以上的通量恢复率。 5)运行方式：采用变水头、定通量的运行方式，能获得稳定的进出水量，解决动态膜生物反应器出水通量不断衰减给工程应用所带来的问题。 6)投加硅藻土：向活性污泥中投加硅藻土能改善污泥性能，有效降低污泥比阻，从而提高污泥层的过滤能力，当MLSS=7405mg/L，SVI=118，硅藻土投加量为3g/L时，系统的稳定运行通量能达到0.04～0.05m<'3>／m<'2>·h。 在小试试验的基础上，对动态膜形成、发展和污染机理进行了探讨。按照出水通量、出水水质和出水水头的变化规律，可以将动态膜生物反应器的运行周期分为恢复期、稳定期、成熟期、衰竭期和再生期五个阶段。 最后通过中试试验进行了工艺论证，在本研究所确定的各种最优化运行状态下，动态膜生物反应器稳定运行了30天，取得了良好的生化处理效果，COD<,Cr>和NH<,3>-N的去除率均达到90﹪以上，满足回用水质标准。在试验结论的基础上，提出了动态膜生物反应器设计的初步思路。

目录

文摘

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第1章引言

1.1概述

1.2膜生物反应器

1.2.1概述

1.2.2研究现状

1.2.3膜生物反应器的优缺点

1.3动态膜技术

1.3.1动态膜的概念与分类

1.3.2动态膜过滤的研究

1.4动态膜生物反应器

1.4.1动态膜生物反应器的概念与分类

1.4.2动态膜生物反应器的研究

第2章研究目的、实验方法和分析手段

2.1研究目的

2.2试验方法

2.2.1试验场所

2.2.2试验装置

2.2.3膜组件结构优化及其性能

2.3分析方法

2.4水质标准

第3章动态膜运行稳定性影响因素研究

3.1通量对动态膜过滤性能的影响

3.1.1启动通量

3.1.2运行通量

3.2曝气方式对动态膜过滤性能的影响

3.2.1侧方曝气对出水的影响

3.2.2正下方曝气对出水的影响

3.3错流速度对动态膜过滤性能的影响

3.3.1试验方法

3.3.2流速分布

3.3.3曝气强度对膜间液体错流速度的影响

3.3.4曝气方式对膜间液体错流速度的影响

3.3.5理论最佳错流速度

3.4清洗方式对动态膜过滤特性的影响

3.4.1原有清洗方式存在的问题

3.4.1各种方式清洗效果研究

3.5本章小结

第4章动态膜形成过程与污染机理探讨

4.1动态膜运行方式探讨

4.2动态膜的形成与堵塞过程研究

4.2.1试验方法和结果

4.2.2试验结果分析

4.3本章小结

第5章投加硅藻土对动态膜生物反应器运行的影响

5.1助滤剂简介

5.2投加硅藻土对污泥比阻的影响

5.2.1实验方法

5.2.2实验结果与分析

5.3投加硅藻土对动态膜过滤性能的影响

5.3.1试验方法

5.3.2试验结果与分析

5.4本章小结

第6章动态膜生物反应器工艺研究

6.1中试试验

6.1.1出水通量

6.1.2有机物去除效果

6.1.3氨氮去除效果

6.1.4总氮、总磷去除效果

6.1.5中试结果分析

6.2动态膜生物反应器的设计思路

6.3本章小结

第7章结论和建议

7.1结论

7.2建议

致 谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果