膜生物反应器去除典型内分泌干扰物的研究

摘要

膜生物反应器(MBR)是结合膜分离和生物处理方法的联合技术，与传统活性污泥工艺相比对环境内分泌干扰物(EDCs)具备良好而稳定的去除能力而成为近年来研究热点。本论文选取一种典型的EDCs--双酚A作为研究对象来讨论MBR中活性污泥对其的吸附性能及其在MBR中的迁移转化途径。
　　 首先，了解水环境中BPA可表现出内分泌干扰特性的活性基团，检测BPA经过MBR系统处理后的降解产物，这一研究对了解MBR去除BPA的内分泌干扰活性能力有着重要贡献。
　　 其次，证明了活性污泥吸附是短期内MBR去除BPA的主要途径，为剩余污泥的安全处置敲响警钟，防止污泥中累积的BPA对环境造成二次污染。MBR_中活性污泥溶液吸附双酚A实验结果表明，25℃时原浓度为5mg/L双酚A溶液在30分钟内达到吸附平衡，最大吸附容量为1.29mg BPA/g MLSS。
　　 再之，通过研究中空纤维膜表面污染层对BPA去除的作用，得出在MBR中膜表面污染层对BPA有截留吸附和降解作用的结论，对于合理控制污染层可以强化去除类似性质得有机物提供了科学依据。通过向模拟废水中添加双酚A作为进水的MBR实验发现MBR中膜污染越严重出水压力越大，而出水压力与出水双酚A浓度呈反比，并且由于膜的分离作用使MBR对双酚A的去除率比传统活性污泥法提高了33.6％。最后通过对MBR中污染微滤膜的清洗实验发现清洗液中双酚A及其降解产物总浓度都是MBR活性污泥中浓度的10倍以上。为了更好的研究微滤膜及污染层在MBR中去除双酚A的作用，对MBR中的膜组件进行分组分阶段SEM观察、清洗对比分析和过滤双酚A溶液实验，结果表明膜表面污染层对双酚A的去除有加强作用。
　　 最后，本研究通过对MBR系统中BPA总体迁移转化途径的研究发现，短期内首先吸附在活性污泥上的BPA，在一定时间后可以降解，说明维持一定的水力停留时间和污泥龄可以提高消除BPA的内分泌干扰活性的效率。实验期间双酚A在MBR中的迁移转化途径为：系统投加双酚A运行15天，MBR活性污泥中积累吸附双酚A总量为2278.52mg，占投加总量的80.60％；生物降解双酚A总量为270.37mg，占投加总量的9.56％；停止进出水后18天内活性污泥降解双酚A总量为1283.05mg，占投加总量的54.90％。

目录

文摘

英文文摘

主要创新点

第一章前言

1.1 环境内分泌干扰物(EDCs)

1.2 污水资源化过程中污染物环境风险分析

1.2.1 污水资源化过程中污染物的潜在环境风险分析

1.2.2 实验目标污染物的选择

1.3 双酚A性质及用途

1.3.1 BPA的来源和分布

1.3.2 BPA的雌激素效应

1.3.3 BPA的环境化学行为

1.3.4 BPA的检测方法

1.4 水环境中BPA处理方法

1.4.1 生物法去除BPA

1.4.2 物理法去除BPA

1.4.3 化学法去除BPA

1.4.4 膜法去除BPA

1.5 目前存在的问题

1.6 本论文研究的目的意义及内容

1.6.1 课题研究目的与意义

1.6.2 研究内容

第二章 实验装置、材料及分析方法

2.1 实验装置

2.2 膜与膜组件

2.3 BPA储备溶液

2.4 实验分析仪器

2.5 膜组件的清洗

2.6 膜组件的完整性测试

第三章 MBR中的活性污泥对BPA吸附特性的研究

3.1 吸附实验方法设计与材料

3.1.1 BPA检测方法及标准曲线

3.1.2 实验材料及方法步骤

3.2 结果与讨论

3.2.1 吸附平衡时间的确定

3.2.2 活性污泥性状对吸附BPA的影响

3.2.3 pH值对污泥溶液吸附BPA的影响

3.3.4 污泥浓度对吸附BPA的影响

3.3.5 活性污泥溶液对BPA的吸附等温线

3.4 结论

第四章 膜表面污染层对BPA去除作用的研究

4.1 BPA及其降解产物分析

4.2 水质指标检测

4.3 膜堵塞机理和膜通量测试

4.4 出水BPA浓度与抽吸压力关系

4.5 对污染膜组件滤饼层的分析

4.5.1 污染膜组件清洗实验设计及步骤

4.5.2 清洗结果分析

4.6 结论

第五章 阶段性膜污染对BPA去除效果的影响研究

5.1 BPA浓度为5毫克/升的分阶段实验

5.1.1 膜组件分组设计

5.1.2 水质指标检测

5.1.3 不同污染阶段膜分析

5.1.4 MBR系统中BPA迁移转化途径分析

5.1.5 BPA浓度为5mg/L的分阶段实验小结

5.2 BPA浓度为100微克/升的分阶段实验

5.2.1 膜组件分组设计

5.2.2 水质指标检测

5.2.3 不同污染阶段膜中BPA及其降解产物分析

5.3 结论

第六章 结论与建议

6.1 实验及研究结论

6.2 实验中的不足与建议

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢