膜生物反应器处理医院污水的消毒及消毒副产物研究

摘要

膜生物反应器(MBR)应用于医院污水处理工艺不但具有出水有机物和悬浮物浓度低、剩余污泥少等优点，且具有物理消毒作用。课题研究了在工程应用中采用MBR处理医院污水的消毒特征，MBR处理前后污水的氯消毒动力学、氯消毒副产物及其生物毒性。 实验结果表明，由于膜和膜面沉积层的截留作用实现了MBR对指示微生物的有效去除，在工程应用中MBR对细菌总数和粪大肠杆菌的平均去除率分别达到2.0～3.9 log和2.8～4.0 log。MBR在连续运行22个月以后，由于膜丝的破损和老化，消毒效果有明显的下降趋势。 采用次氯酸钠(NaClO)进行消毒试验，原污水出现明显的“拖尾现象”，其细菌总数和粪大肠菌群的变化符合对滞后和拖尾均有体现的Collins-Selleck模型。MBR出水具有极高的消毒效率，当有效氯浓度为3.0 mg/L，接触时间为2min时，细菌总数和粪大肠菌群均不被检出，考虑消毒剂瞬时衰减的Chick-Waston模型对NaClO灭活MBR出水中细菌的灭活曲线有最佳拟合效果。 为检测消毒前后医院污水中的卤代乙酸(HAAs)，建立了离子色谱与固相萃取结合的分析方法。经过25倍预浓缩后，一溴乙酸的检出限为2.61μg/L，二溴乙酸的检出限为1.30 μg/L，其余三种HAAs的检测限为0.48～0.82μg/L，准确度和精密度等测定结果符合一般分析要求。将该方法用于测定三个不同处理工艺的医院污水消毒前后水样中的HAAs，发现A、B和C三个污水处理站氯化消毒前后水样中HAAs的增长率分别为91.28％、63.61％和79.50％。 对于医院原污水和MBR出水，要获得相同的CRT值，原污水投氯量显著高于MBR出水，相应耗氯量为MBR出水的5～10倍；且为了获得更高的CRT，原污水需要的投氯量的增量明显高于MBR出水。 当CRT约为0.0075 mg·h/L时，MBR出水中粪大肠菌群即可不被检出，且放置6h未见再生长现象，此时三卤甲烷、卤代乙酸和可吸附有机卤化物浓度分别为8.01μg/L、19.05μg/L和102.5 μg/L，相应的生物毒性为8.96μg/L(以K2Cr2O7计)。要达到同样的消毒效果，原污水产生的生物毒性为MBR出水的4.5倍。

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2医院污水致水环境毒性污染物研究进展

1.3膜技术对污水中病原微生物的去除

1.4 MBR去除污水中病原微生物的研究

1.5污水氯消毒副产物(CDBPs)的研究

1.6课题研究的目的和内容

第二章分析方法和MBR运行情况

2.1试验分析项目和方法

2.2工艺概述

2.3反应器运行情况概述

2.4水样的采集及其水质特点

第三章MBR在医院污水处理工程中的消毒特性

3.1研究方法

3.2 MBR消毒效果分析

3.3胞外多聚物与MBR消毒效果

3.4小结

第四章MBR出水氯消毒动力学研究

4.1研究方法

4.2医院原污水的氯消毒

4.3 MBR出水氯消毒动力学研究

4.4工程应用中MBR出水氯消毒

4.5小结

第五章离子色谱法测定卤代乙酸分析方法的建立

5.1前言

5.2试验方法和材料

5.3结果与讨论

5.4小结

第六章氯消毒副产物三卤甲烷和卤代乙酸

6.1前言

6.2污水氯化折点与DBPs的生成

6.3氯与消毒副产物生成势动力学研究

6.4氯化消毒THMs和HAAs的形成

6.5小结

第七章可吸附有机卤化物及生物毒性分析

7.1概述

7.2研究方法

7.3氯化消毒与医院污水中AOX的生成

7.4医院污水生物毒性分析

7.5小结

第八章结论和建议

8.1结论

8.2建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢