无纺布膜生物反应器处理洗浴废水的研究

摘要

为克服膜组件成本较高这一问题,本试验研究采用廉价的涤纶无纺布作为膜过滤材料代替目前的微滤平板膜处理洗浴废水,以期望开发处理效率高、成本低、维护简便的污水处理技术。
　　通过对比不同涤纶无纺布的截留能力,选择截留性能好、抗污染能力强的一种涤纶无纺布作为本试验的无纺布膜材料。对其膜表面结构、膜孔孔径分布及孔隙率等物理、化学特性以及清水通量、临界通量等过滤特性进行了测定。
　　利用自行开发的无纺布膜生物反应器(NWMBR),考察了其对洗浴废水的处理效果。结果表明,在处理负荷为0.62kgCOD/m3·d、水力停留时间为9.7h(缺氧段2.6h,好氧段7.1h)、膜通量为11.5L/m2·h、污泥浓度为5g/L的条件下,NWMBR可连续稳定运行超过3个月(无需清洗),其出水水质可稳定在:COD<20mg/L、BOD5<5mg/L、NH3-N<0.5mg/L、LAS<0.5mg/L、浊度<0.5NTU,达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准的要求。
　　对NWMBR膜污染过程的研究发现,在不同运行阶段,无纺布膜表现出了不同的稳定性及膜污染机制。在运行初期,无纺布膜孔孔径和活性污泥絮体粒径分布接近重合,污泥易进入膜孔内部,形成堵塞。此阶段需要将初始膜通量控制在较低的范围内,并提供在线清水反冲洗以缓解膜污染的快速发生。当运行一段时间后,由于污泥悬浮物的积累,无纺布膜孔平均孔径缩小,活性污泥不再容易进入膜孔内部,膜表面形成一层稳定的泥饼层,该层可保护膜不受悬浮物侵入的影响,使膜通量能够维持相当长的稳定时间。
　　在长期运行阶段,控制合理的混合液悬浮固体浓度(MLSS)和膜通量非常重要。当MLSS控制为5g/L时,NWMBR稳定运行时间超过130天,随着MLSS增长至9g/L,其稳定运行时间显著下降。在高MLSS下活性污泥会很快在膜表面形成大量的沉积,泥饼层急剧增厚,从而引发过膜压差的激增。
　　膜通量的不同会引起无纺布膜表面泥饼层形态的变化:当膜通量高于临界通量时,快速形成的密实泥饼层是引起严重膜污染的主要因素;当膜通量低于临界通量时,大量丝状菌在无纺布膜表面吸附生长,并形成了结构较松散的丝状菌层,可作为预过滤层,对膜表面起到保护作用。
　　在NWMBR各段运行之间,利用清水冲洗可使无纺布膜污水处理通量恢复到污染前水平。对于污染严重的无纺布膜采用次氯酸钠反冲式清洗,可使无纺布膜清水通量恢复率达到98％。

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第一章 绪论

1.1灰水处理与回用技术

1.2膜生物反应器的研究进展

1.3无纺布膜材料特性及其应用

1.4研究的目的、意义及内容

第二章 无纺布膜材料的特性分析

2.1试验材料与方法

2.2无纺布膜表面形貌及元素分析

2.3无纺布膜孔的孔径分布

2.4无纺布膜表面接触角

2.5无纺布膜清水通量

2.7无纺布膜临界通量

2.8本章小结

第三章 无纺布膜生物反应器对洗浴废水的处理性能及稳定性分析

3.1试验材料与方法

3.2无纺布膜生物反应器对洗浴废水的处理性能

3.3无纺布膜生物反应器运行初期的稳定性评价

3.4无纺布膜生物反应器长期运行稳定性评价

3.5本章小结

第四章 无纺布膜生物反应器的膜污染机制及其控制方法

4.1试验材料及方法

4.2无纺布膜生物反应器膜阻力积累过程

4.3引起无纺布膜生物反应器运行初期不稳定的原因

4.4无纺布膜生物反应器长期运行过程中的膜污染特性

4.5无纺布膜污染的控制措施

4.6本章小结

第五章 无纺布膜生物反应器技术经济初步分析

5.1无纺布膜生物反应器的费用计算

5.2本章小结

第六章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

致谢