动态膜生物反应器工艺中膜污染及其控制研究

摘要

动态膜生物反应器（DMBR）是一种将动态膜过滤技术和生物法污水处理工艺相结合的新型污水处理工艺。该工艺在保持了传统膜生物反应器（MBR）优点的同时还具有低能耗、低成本等优势，是一种极具潜力的污废水处理技术。但膜污染是MBR和DMBR工艺应用的瓶颈，限制其广泛应用。本课题通过投加粉煤灰来控制和延缓膜污染，旨在为实际应用提供实验基础。　　实验中选用无纺布为膜基材，采用缺氧/厌氧/好氧-一体式动态膜生物反应器（倒置A2/O-DMBR）工艺处理模拟生活污水，分别进行对比实验，反应器A（未投加改性粉煤灰）和反应器B（投加改性粉煤灰），考察粉煤灰投加对膜污染控制和延缓的影响。　　实验结果表明：两个反应器连续不排泥运行40d，反应器A和反应器 B的出水中COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率均分别达到92.4％、95.4%、70.67%、65.78%和94.7%、97.8%、69.53%、84.69%其中反应器B中各项常规指标除TN外去除率均明显高于反应器A。　　胞外聚合物（EPS）是影响膜污染的主要物质，随运行时间的增加，反应器A和反应器B中好氧池EPS浓度（mg/g MLVSS）分别从2.7增加到10.9和2.6增加到11.7；EPS的主要成分为多糖和蛋白质，其中当蛋白质含量增大时膜污染加重，整个运行过程中，反应器 A和反应器 B的各反应池中多糖/蛋白质均呈现先增加后减小的变化，好氧池多糖/蛋白质比值分别为：（8.2～21）和（8.5～26），峰值分别在第12d和第18d；EPS分为两种类型，紧密型胞外聚合物（TB-EPS）和松散型胞外聚合物（LB-EPS），当LB-EPS含量增大时膜通量下降，膜污染加重，各反应池中TB-EPS/LB-EPS变化趋势相近，均呈现先增大后减小的变化，反应器 A和反应器 B中好氧池TB-EPS/LB-EPS比值分别为：好氧池（4.5～31.5）和（4.5～36），峰值分别在第15d和第25d。　　对比反应器 A和反应器 B的运行过程，反应器 A膜通量由71.1L/m2.h减小至16.1L/m2.h，反应器B膜通量由72.4L/m2.h减小至15.8L/m2.h；反应器A和反应器B挂膜时的污泥粒径（d50）分别为52.44μm和52.78μm，随着工艺运行的延长，反应器 A中的污泥粒径在运行第10d时达到最大污泥粒径（d50）63.78μm，反应器 B中的污泥粒径在运行第17d时达到最大污泥粒径（d50）79.5；初次清洗周期反应器A为5d，而反应器B为8d。反应器A运行时间较短，到第25d膜通量不可逆下降膜污染严重，而反应器B运行时间较长，到第36d，出水水质各项指标去除率急剧下降，膜污染加重。说明投加改性粉煤灰能有效延缓膜污染，延长膜的清洗周期。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 倒置A2/O工艺概述

1.3 膜生物反应器概述

1.4 动态膜生物反应器概述

1.5 倒置A2/O-DMBR工艺

1.6 改性粉煤灰在污水处理中的应用

1.7 课题的研究目的、意义及内容

第二章 试验材料与方法

2.1 原水水质

2.2 试验装置

2.3 工艺运行参数

2.4 实验方法

2.5 检测项目与方法

第三章 膜污染物成分分析及其对膜污染的影响

3.1 前言

3.2 工艺中 EPS沿程分布

3.3 EPS的成分分析

3.4 三维荧光技术对EPS的表征

3.5 EPS对膜污染的影响

3.6 本章小结

第四章 投加改性粉煤灰对膜污染的控制研究

4.1 前言

4.2 粉煤灰的改性

4.3 改性粉煤灰投加量的确定

4.4 投加改性粉煤灰对工艺运行效能的影响

4.5 投加改性粉煤灰对活性污泥混合液性质的影响

4.6 改性粉煤灰对膜污染表观特征分析

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果