膜生物反应器去除废水中高浓度氨氮的研究

摘要

本文主要研究采用MBR去除废水中高浓度氨氮的最佳工艺。系统开展了应用生产规模MBR、序批式好氧MBR(SOMBR)、序批式缺氧/好氧MBR(SAOMBR)、连续式缺氧/好氧MBR(CAOMBR)、连续式好氧/缺氧/好氧MBR(COAOMBR)5种工艺去除废水中高浓度氨氮的试验研究。对每一种工艺的氨氮(NH4+-N)和总氮(TN)的去除效果进行了分析，重点分析影响硝化和反硝化作用的因素。 首先研究了生产规模MBR中的溶解氧(DO)分布特征及其对出水水质的影响，归纳出了DO与温度和高径比之间的模型，并使用该模型对生产规模MBR中DO过低的原因进行了说明。当有效水深为1.2～1.45m、当量直径为1.54m时，氧的利用率较低，反应器内的大部分位置的DO在0.1～0.5mg/L。采用序批式MBR处理高氨氮废水时硝化反应为零级反应，以NH4+-N表示的反应速率常数为64.45mg/(L·h)，是传统活性污泥法的13.7倍；以NO2--N表示的反应速率常数为21.06mg/(L·h)，是浮动床生物膜硝化反应器的2倍。详细研究了连续式MBR的硝化、反硝化能力以及影响因素，总结出了短程硝化-反硝化脱氮的操作条件，开展了短程硝化和厌氧氨氧化组合工艺脱氮的可行性试验。对比介绍了各种工艺中膜污染情况，分析了每种工艺造成膜污染的主要因素，提出了减缓膜污染的措施。 通过各种工艺的比较，最后得出结论：当NH4+-N去除率为98.5％以上且碳源充足时，采用CAOMBR工艺对TN的去除率受回流比影响较大，而采用COAOMBR工艺去除废水中的高浓度氨氮能够获得很高的脱氮效率。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1膜生物反应器在废水处理中的研究

1.1.1膜生物反应器

1.1.2 MBR的研究进展

1.2高浓度氨氮废水脱氮研究

1.2.1来源及危害

1.2.2高氨氮废水物化处理技术

1.2.3高氨氮废水生物脱氮技术

1.2.4组合工艺

1.3 MBR在高浓度氨氮废水处理中的应用

1.4膜污染及其控制

1.4.1膜污染及影响因素

1.4.2膜污染的数学模型

1.4.3膜污染控制

1.4.4膜的清洗

1.5试验目的与内容

1.5.1试验背景

1.5.2试验目的

1.5.3试验内容

第二章生产规模MBR处理含较高浓度氨氮的生活污水研究

2.1试验材料

2.2工艺流程

2.3实验装置

2.4分析方法

2.5结果与讨论

2.5.1影响反应器内DO大小的因素分析

2.5.2氧气在溶液中的扩散理论

2.5.3反应器内的DO分布特征

2.5.4反应器的处理效果

2.5.5反应器内的污泥特性及影响

2.6小结

2.7存在问题及建议

2.7.1存在问题

2.7.2建议及下一步工作目标

第三章序批式MBR处理高浓度氨氮废水研究

3.1试验材料

3.2试验装置及说明

3.2.1进水系统

3.2.2反应系统

3.2.3出水系统

3.2.4 pH值调节系统

3.2.5自动控制系统

3.2.6曝气系统

3.2.7污泥回流系统

3.3工艺流程及工艺参数

3.3.1工艺流程

3.3.2工艺参数

3.4分析方法

3.5试验结果与讨论

3.5.1 COD去除率

3.5.2 NH4+-N的去除

3.5.3硝化作用

3.5.4 TN的去除

3.6反应器的混合状态综合评价

3.6.1停留时间函数

3.6.2反应器水力特性综合评定

3.6.3实验方法

3.6.4实验结果

3.7小结

3.8存在问题及建议

第四章连续式MBR处理高浓度氨氮废水研究

4.1试验材料

4.2工艺流程及运行参数

4.2.1工艺流程

4.2.2运行参数

4.3试验装置及设备

4.4试验方法

4.4.1连续试验

4.4.2批式试验

4.5结果与讨论

4.5.1硝化作用

4.5.2反硝化作用

4.6小结

4.8存在问题及建议

4.8.1存在问题

4.8.2建议

第五章短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮研究

5.1 CAOMBR中的短程硝化

5.2短程硝化的影响因素

5.2.1温度

5.2.2 pH值

5.2.3 DO

5.2.4 HNO2

5.2.5 FA

5.2.6 NH4+-N负荷

5.2.7其它影响因素及说明

5.3 ANAMMOX的实现

5.4小结

5.5存在问题

第六章MBR处理高浓度氨氮废水过程中的膜污染及其控制

6.1生产规模MBR运行中的膜污染

6.2 SMBR运行中的膜污染

6.2.1 SOMBR的膜污染情况

6.2.2 SAOMBR运行中的膜污染情况

6.3 CAOMBR运行中的膜污染

6.4 MBR处理高浓度氨氮废水时的膜污染影响因素及控制方法

6.4.1混合液COD

6.4.2混合液MLSS特性

6.4.3操作条件

6.5膜污染控制技术展望

6.5.1研制高效、高强度、廉价膜材料

6.5.2研究新型MBR

6.5.3探索新的膜污染控制技术

6.6小结

第七章结论和建议

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