MBR工艺混合液特性及其对膜污染的影响研究

摘要

作为一种新型高效的水处理技术，MBR已成为目前研究和应用的热点之一。然而，膜污染是当前限制MBR广泛应用的一个主要障碍。本文以一体式中空纤维膜生物反应器为研究对象，主要考察了污泥龄(SRT)和丝状菌对MBR工艺混合液特性的影响，并研究了混合液特性对膜污染的影响机理，同时对MBR工艺的调控技术进行了探讨，这对MBR工艺膜污染的有效控制具有重要理论和实用价值。
　　 本文的研究内容主要包括以下几方面：
　　 研究了污泥龄对EPS总量、TB和LB含量及其中蛋白质和多糖比例的影响。研究结果表明，随污泥龄的延长，混合液EPS总量增加，TB和LB中蛋白质与多糖比例发生变化，这改变了细菌表面电荷，增大了细菌表面亲水基和疏水基的比例，使细菌存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变，降低了混合液Zeta电位，同时使SVI值增大。采用SPSS软件对膜的主要污染因子进行了统计分析，其相关系数分别为：Zeta电位(rp=-0.818)、上清液悬浮固体SSs浓度(rp=0.853)、相对疏水性(rp=0.832)。
　　 研究了MBR工艺在不同SRT条件下的微生物特性及膜出水水质，提出了预测MBR工艺污泥浓度的模型，并对SRT的控制提出了理论依据。MBR中微型动物群落结构随SRT的延长，呈现了规律性变化，对MBR的运行有指示作用。
　　 本文以Langmuir理论和Darcy定律为基础，从理论上证实了浓度极化阻力与凝胶层阻力是同一性质的力并通过Langmuir关系式统一起来，推导了微滤膜过滤阻力的数学模型。
　　 采用2个平行运行的反应器研究了进水限氮和限磷对MBR工艺处理效果及丝状菌膨胀的影响。进水限氮时MBR处理效果明显降低，丝状菌的生长丰度指数增加。丝状菌型污泥膨胀使混合液和膜表面的疏水性都增加，Zeta电位降低，加速了污染物在膜表面的沉积和吸附，从而造成严重的膜污染。
　　 研究发现上清液悬浮固体浓度SSs、混合液Zeta电位、相对疏水性是造成膜污染主要因子，采用控制SRT、投加活性炭及间歇出水的操作方式能有效地控制膜污染。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的提出

1.2 MBR的分类和特点

1.3 MBR的膜污染问题

1.4膜污染过程的数学模型

1.5本课题的研究意义及主要研究内容

第二章 试验材料与分析方法

2.1试验装置与试验水质

2.2检测及分析方法

2.3运行条件

第三章 污泥龄对MBR性能的影响

3.1污泥龄对MBR处理效果的影响

3.2污泥龄对MBR微生物特性的影响

3.3污泥龄对MBR混合液特性的影响

3.4污泥增殖动力学及污泥活性

3.5小结

第四章 膜污染机理及污染模型的建立

4.1引言

4.2试验与结果

4.3 污泥混合液对膜污染的影响

4.4膜污染模型的建立

4.5膜污染的表征

4.6小结

第五章丝状菌对MBR膜污染的影响

5.1引言

5.2试验部分

5.3氮、磷对污泥中丝状菌相对数量的影响

5.4 MBR中丝状菌对膜污染的影响

5.5小结

第六章 膜污染的控制措施及操作条件

6.1 MBR混合液特性的调控

6.2 MBR反应器运行条件的优化

6.3膜材料及膜组件的开发

6.4今后研究方向

第七章结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢