复合式A/O膜生物反应器垃圾渗滤液处理亚硝化特性研究

摘要

由于垃圾填埋产生的垃圾渗滤液具有污染物浓度高、毒性大的特点,易成为二次污染源,所以垃圾渗滤液的处理一直是近几年污水处理领域的热点和难点问题。本文以北京市六里屯垃圾卫生填埋场渗滤液作为研究对象,利用复合式A/O膜生物反应器装置,针对垃圾渗滤液高氨氮、低C/N比且可生化性较差的水质特点,进行了短程硝化反硝化生物脱氮试验的研究。 在试验中发现,经过驯化的活性污泥对渗滤液中氨氮的去除率稳定在99％以上,曝气后出水氧化态氮中亚硝态氮的比例在95％左右,实现了典型的短程硝化反应；通过研究发现,大部分氨氮是通过短程硝化去除的,但也有部分氨氮是通过同步硝化反硝化作用去除的。 试验结果表明,游离氨(FA)浓度是本试验短程硝化的决定因素。在本研究中,FA浓度对短程硝化反应的影响体现在对亚硝酸菌和硝酸菌的抑制上,当FA的浓度超4.3mg/L时硝酸菌受到严重抑制,而亚硝酸菌的FA抑制浓度在89.2 mg/L以上；而由Anthonisen平衡方程可知,FA浓度的大小主要由pH值和氨氮负荷决定,在本试验条件下,发生短程硝化的最佳pH值为8.0～8.5,氨氮容积负荷宜取0.58 kgNH4+-N/m3·d。温度和溶解氧的变化对短程硝化没有太大的影响,为保证高氨氮负荷条件下系统的稳定运行,控制反应器内水温在30±1℃,溶解氧浓度为2.5～3.0 mg/L。 复合式A/O膜生物反应器的污泥产率远小于传统活性污泥工艺,试验求出了复合式A/O膜生物反应器的产泥系数Y=0.114和衰减系数Kd=0.0138d-1。运行过程中每日活性污泥的增值量可用下式描述： 对污染严重的膜组件进行清洗,试验结果表明：采用清水冲洗→NaCLO+H2SO4和清水冲洗→NaCLO+NaOH两种清洗方式均能有效恢复膜组件的膜通量,但在实际运行中,用第二种方法清洗的膜组件在重新使用后比用第一种方法清洗的使用周期长,即被再次污染的的时间间隔较长。 针对复合式A/O膜生物反应器出水COD浓度仍然较高的特点,分别采用Fenton试剂氧化法和膜组合法两种方法对垃圾渗滤液好氧出水进行了后续深度处理试验。试验结果表明：两种方法深度处理复合式A/O膜生物反应器出水均切实可行,在进水COD=1362 mg/L的情况下,出水分别变为238 mg/L和11.0mg/L,均达到了生活垃圾填埋污染控制标准中的二级排放标准限值。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1垃圾渗滤液概述

1.1.1渗滤液的来源

1.1.2渗滤液的产生机理

1.1.3渗滤液的特点

1.1.4渗滤液处理方法

1.1.5垃圾渗滤液的排放标准

1.2膜生物反应器(MBR)应用概述

1.2.1膜生物反应器的发展

1.2.2膜生物反应器的工艺优势

1.2.3膜生物反应器处理垃圾渗滤液的应用现状

1.3本课题的研究目的和内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容

第2章试验装置及研究方法

2.1试验装置

2.2试验水质

2.3膜组件

2.4测定项目及分析方法

2.5影响亚硝化率的主要因素

2.6本章小结

第3章复合式A/O膜生物反应器短程生物脱氮研究

3.1亚硝化原理

3.2污泥的驯化和培养

3.3亚硝化反应器的启动

3.4试验过程及数据分析

3.4.1回流比的确定

3.4.2温度对氨氮去除率和亚硝化率的影响

3.4.3 DO对氨氮去除率和亚硝化率的影响

3.4.4 pH值对亚硝化率的影响

3.4.5氨氮容积负荷对亚硝化率和出水氨氮浓度的影响

3.4.6反应器稳定运行阶段pH和碱度的沿程变化

3.4.7反应器稳定运行阶段COD和氮元素的沿程变化

3.5好氧MBR污泥特性的研究

3.5.1活性污泥增值情况和沉降性能

3.5.2活性污泥增值动力学

3.6复合式MBR中的微生物

3.6.1微生物的组成

3.6.2微生物的特点

3.7本章小结

第4章膜污染与清洗

4.1膜污染的形成机理

4.2膜污染的数学模型

4.3膜清水通量随时间的变化

4.4系统运行期间膜通量的变化规律

4.5膜通量与污泥浓度的关系

4.6延缓膜污染的设计与操作

4.6.1低压，恒流操作

4.6.2间歇操作

4.6.3合理曝气

4.6.4适宜的反应温度

4.7膜污染的清洗

4.8本章小结

第5章垃圾渗滤液深度处理

5.1 Fenton氧化法深度处理垃圾渗滤好氧出水

5.1.1 Fenton氧化法反应机理

5.1.2试验方法

5.1.3 Fe2+投加量的影响

5.1.4 H2O2投加量的影响

5.1.5投加相同比例，不同剂量的影响

5.2膜组合工艺深度处理垃圾渗滤液

5.2.1超滤处埋A/O膜生物反应器出水

5.2.2纳滤处理超滤出水

5.2.3膜组合工艺流程

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢