倒置A2/O-动态膜生物反应器强化脱氮除磷实验研究

摘要

水污染及水体富营养化问题日趋严重，我国现有污水的同步脱氮除磷多采用A2/O工艺，由于反硝化菌和聚磷菌之间存在对碳源竞争的问题，影响同步脱氮除磷效能。倒置A2/O工艺将缺氧池前置，可以克服两种微生物对碳源的竞争。膜生物反应器结合膜分离技术和污水生物处理技术，提高了污染物去除效率和出水水质，而膜污染和高膜成本限制其广泛应用。动态膜生物反应器选用廉价的膜基材，能够降低膜成本和延缓膜污染。粉煤灰是燃煤过程的副产物，属于固体废物，具有多孔结构和较大比表面积，经酸改性后其表面积增加，吸附性能提高；粉煤灰颗粒具有刚性结构，在膜污染层中的骨架功能，能有效控制和延缓膜污染。本课题采用倒置A2/O－一体式动态膜生物反应器工艺处理模拟生活污水，确定工艺运行条件和参数，在此基础上投加改性粉煤灰，进而实现工艺强化脱氮除磷、提高出水水质的目标。　　活性污泥性能决定着微生物对污水中污染物降解效率，为此进行了污泥的培养、启动和运行实验研究。实验结果表明：在培养和启动阶段活性污泥 MLSS和粒径d50分别从3460 mg/L增加至6100 mg/L，27.8μm增大至59.8μm；稳定运行后出水COD、氨氮和总磷可达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级 A标准。采用对比实验考察水力停留时间（HRT）和膜基材对倒置A2/O-动态膜生物反应器工艺脱氮除磷效果的影响：两组实验总水力停留时间均为12h，缺氧池：厌氧池：好氧池的水力停留时间比例分别为1:1:2和1:2:3，膜基材分别是不锈钢丝网和尼龙布。实验结果表明：缺氧池：厌氧池：好氧池的水力停留时间为1:2:3时，出水COD、NH3-N、TN和TP平均去除率分别为94.98％、98.87%、73.18%和88.68%，较缺/厌/好三池水力停留时间比为1:1:2时，分别提高了1.57%、0.39%、8.72%和18.08%，厌氧池停留时间长，有利于生物除磷；以尼龙布为基材的动态膜对COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率比不锈钢丝网为基材的动态膜分别提高了2.85%、4.11%、4.97%和2.87%，且以尼龙布为基材的动态膜挂膜时间短、泥饼层微生物丰富、膜污染间隔和有效运行时间均较长。　　通过静态实验确定改性粉煤灰的最佳投加量。实验结果表明：改性粉煤灰投加量为1.0g/L时，COD、氨氮、硝酸盐氮、总氮和总磷去除率均最高，污泥粒径由41.7μm增至65.1μm，SV30值降至23%，污泥沉降性能好；镜检观测发现，此时活性污泥生物相中轮虫、钟虫等数量稳定，活性良好，丝状菌减少。在上述优选的实验条件下进行改性粉煤灰投加对比实验，实验结果表明：在倒置A2/O-DMBR中投加1.0g/L改性粉煤灰后，TN和TP的平均去除效率分别提高7.41%和19.67%，反应器稳定运行时间由27d增至35d，即改性粉煤灰能够有效降低出水污染物浓度、延长运行时间、延缓膜污染。

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引言

第一章 绪论

1.1 我国水环境现状

1.2 污水生物脱氮除磷技术

1.3 动态膜生物反应器

1.4粉煤灰研究现状

1.5 研究目的、内容及创新点

第二章 材料与方法

2.1 接种污泥及实验用水

2.2 实验装置及材料

2.3 实验过程

2.4 分析指标及检测方法

2.5 试剂与仪器

第三章 倒置A2/O-DMBR脱氮除磷性能研究

3.1 活性污泥的培养和启动实验研究

3.2 水力停留时间的影响和分析

3.3不同膜基材对脱氮除磷效果的研究

3.4 本章小结

第四章 改性粉煤灰强化脱氮除磷研究

4.1 实验用粉煤灰及其改性

4.2 改性粉煤灰投加量的研究

4.3 改性粉煤灰在倒置A2/O-DMBR 中的应用研究

4.4 本章小结

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要研究成果