收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

浸没式平板膜—生物反应器长期运行特性研究

王志伟  
【摘要】:膜-生物反应器作为一种新型、高效的污水处理技术,具有诸多传统生物处理工艺所无法比拟的优点:出水水质好、污泥浓度高、可承受的有机负荷高、占地少等特点;因而在近年来,膜-生物反应器的应用越来越广泛。平板膜由于其通量高、抗污染能力强和水力学条件易于控制的优点,在国际膜-生物反应器领域中得到了较好的研究和应用。但是,我国的平板膜-生物反应器的研究明显滞后,且平板膜-生物反应器的应用比例远远小于中空纤维膜-生物反应器,而在国际的膜-生物反应器市场上,平板膜-生物反应器的应用比例达到了68%(截止至2006年)。因此,国内对平板膜-生物反应器的研究必须迎头赶上,以平衡膜-生物反应器的发展与应用的需求。 本论文主要借助于一套长期运行的中试规模的平板膜-生物反应器和几套小试膜-生物反应器,跟踪研究平板膜-生物反应器在处理典型城市生活污水的特性。主要研究了平板膜-生物反应器长期运行过程中膜过滤性能的变化、膜清洗效率及清洗方式的结合,研究了长期运行过程中的污染物去除效果、SND效果、化学除磷以及污泥产率系数,同时重点研究分析了污泥浓度、污泥性质以及污泥组分与膜污染以及对膜-生物反应器长期运行的特性影响,并分析总结了浸没式膜-生物反应器的膜污染机制和理论,旨在为平板膜-生物反应器的应用提供一定的技术支撑。 本论文引入了膜过滤性能这一综合评价参数,系统跟踪研究了浸没式膜-生物反应器在长期运行过程中膜过滤性能的变化,全面综合评价了平板膜在长期运行过程的过滤分离性能的变化。 本研究中的中试平板膜-生物反应器在膜投入运行的第一年时间内,膜的净通量基本在20.0~25.0L/(m~2h)之间变化(冬季运行的部分数据除外),最高运行通量达到30.6L/(m~2h)。在膜运行的第二年,虽然运行通量有些下降,但膜净通量的平均值能够维持在17.0L/(m~2h)左右。从清洗周期来看,新膜在投入使用后的前期,清洗周期在3~4个月,但是随着运行时间的延长,清洗周期降低为1~2个月。在线维护清洗在一定程度上能够恢复膜的过滤性能,但随着膜运行时间的延长,需要结合加强在线清洗手段来提高膜过滤性能的恢复率,在必要时需采用离线清洗手段。从平板膜-生物反应器长期运行污染物去除效果来看,膜-生物反应器具有较强的抗冲击负荷的能力,无论进水COD如何波动,出水COD绝大部分在30mg/L以下,COD去除率维持在95%左右。出水氨氮的浓度与反应器中的DO浓度密切相关,反应器的DO浓度(降流区表面的DO浓度)只要大于0.3mg/L,出水的氨氮浓度一般都小于8mg/L。在高污泥浓度运行条件下,系统具有良好的SND效果。在DO浓度为0.2~0.3mg/L之间,当进水的TN为39~70mg/L时,出水TN在13~19mg/L之间波动,TN的去除率在60~70%之间。通过对膜-生物反应器的化学除磷研究表明,适宜的聚合硫酸铁(PFS)投加量为14mg全铁/(L-进水),在此投加剂量条件下,膜-生物反应器出水总磷在1.0mg/L之下,平均出水总磷小于0.5mg/L。污泥的动力学系数研究表明,该中试规模的膜-生物反应器在SRT 10d、20d、30d和40 d的表观污泥产率系数Y_(obs)分别为0.247、0.151、0.128、0.113 kgMLVSS/kgCOD,中试膜-生物反应器污泥的净产率系数Y为0.402 kgMLVSS/kgCOD,内源代谢系数Kd为0.068d~(-1)。 污泥浓度影响到混合液的流变学性质,当污泥浓度在10g/L以下时,混合液属于牛顿流体;当污泥浓度大于10g/L时,混合液属于触变形流体;污泥浓度同时影响到反应器中曝气传质特性,污泥浓度升高,曝气传氧速率下降,当污泥浓度从4.5g/L升高至21.5g/L时,传氧速率系数从0.565降低至0.155;污泥浓度同时影响到反应器循环流速,在相同的曝气条件下,污泥浓度越高,反应器的循环流速越小。 对污泥性质的研究表明,CST、SCOD、EPS、混合液中的多糖物质、混合液中的蛋白质、粘度和MLSS与膜污染具有正相关关系,温度与膜污染之间具有显著的负相关关系。EPS中的LB部分对膜污染的影响更大,EPS物质主要成分是糖类和蛋白质等物质。污泥性质同时影响到临界通量,CST或SCOD升高,则临界通量呈现下降的趋势。对运行通量的研究结果表明,较为适宜的运行通量值仅为临界通量值的56%。 在不同SRT工况常稳定运行情况下对污泥三组分与膜污染之间的关系分析表明,不同泥龄下的微生物悬浮固体随着泥龄的增大所形成的膜污染阻力所占的百分比越大。在异常情况下污泥三组分对膜污染的影响研究表明,在冬季极端气温条件、泡沫污泥以及在线化学清洗后的污泥三组分所形成的膜污染阻力大于或远大于正常稳定运行情况下污泥三组分所形成的膜阻力。在冬季极端气温运行条件下,胶体物质、溶解性物质各自所形成的膜阻力已经超过了SS所形成的膜阻力。 通过对膜-生物反应器长期运行特性的考察以及膜污染特性的研究,可知膜污染的过程中首先是粒径较小的物质优先进行堵塞膜孔或者在膜面进行累积,而大颗粒物质相比之下比较不易在膜面累积。在浸没式膜-生物反应器恒流操作中,膜污染的过程主要分为两个阶段,第一阶段是膜污染缓慢发展的过程,主要是EPS、SMP以及其他大分子有机物质在膜面吸附、沉积或堵塞膜孔的过程,膜表面并无泥饼层出现,这与传统的膜污染理论(认为浸没式膜-生物反应器会不可避免地形成泥饼层)不同,同时这一阶段是膜-生物反应器运行周期的主导部分;第二阶段,膜污染发生剧烈,膜阻力迅速上升,在短时间内达到运行压力的终点,预示着清洗时机的到来。泥饼层的污染与凝胶层是不同的,应该区别看待。泥饼层的污染是主要由污泥絮体在膜面大量沉积造成的,其主要原因在于膜-生物反应器设计不当或者操作运行条件不适宜等造成的,通过合适的设计和操作参数优化是可以控制或避免泥饼层的形成;凝胶层的污染主要是由于活性污泥体系中小颗粒物质包括胞外聚合物(EPS)、微生物溶解性产物(SMP)、糖类和蛋白质等一些有机物质的污染,这些污染即使在次临界通量的操作模式下仍然不可避免。 论文最后对浸没式平板膜-生物反应器处理工艺进行了技术经济分析,并与传统的中水回用处理工艺进行了对比评价,分析表明平板膜-生物反应器在中水回用处理中与传统工艺相比具有很大的竞争力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 于晓霞;王锦;;一体式膜生物反应器中膜污染影响因素的研究[J];环境科学与管理;2007年11期
2 尤朝阳;蒋金平;韩苏娟;刘汤勋;万玉龙;;膜表面凝胶层形成机理[J];哈尔滨工业大学学报;2009年10期
3 刘欣;;膜生物反应器在水处理中的应用[J];化工文摘;2007年03期
4 赵学辉;戴海平;范运双;;新型膜生物反应器及膜污染的研究进展[J];工业水处理;2009年03期
5 吴成泽;刘永军;杜于蛟;刘强;;复合式膜生物反应器泥饼层中EPS含量及其与膜污染的关系[J];中国科技论文在线;2009年05期
6 曾晓东;唐渭;;膜生物反应器膜污染分析与控制措施[J];环境研究与监测;2009年02期
7 傅金祥;苏锦明;周晴;赵玉华;;温度对PAC-MBR组合工艺的影响[J];膜科学与技术;2005年06期
8 刘惠芳;孙孝龙;;典型膜生物反应器工艺流程分析比较[J];广西轻工业;2010年08期
9 尹星;夏明芳;陆继来;吴志超;张利民;王志伟;;浸没式膜-生物反应器膜面污染物性质研究[J];环境污染与防治;2008年12期
10 张杰;王志伟;;浸没式膜-生物反应器中污泥浓度对错流速度及传氧速率的影响[J];净水技术;2007年06期
11 操建华;朱宝库;徐又一;;外置式中空纤维膜-生物反应器处理污水的研究[J];膜科学与技术;2006年04期
12 徐新阳;马铮铮;;膜过滤在污水处理中的应用研究进展[J];气象与环境学报;2007年04期
13 李绍峰;崔崇威;刘玉强;邹原;谢炜平;;MBR膜污染阻力及清洗效果研究[J];安全与环境学报;2006年02期
14 朱亮;许旭昌;王占生;刘明祥;朱凤春;;MBR-PAC系统影响因素的研究[J];江苏环境科技;2007年03期
15 朱学峰;吴志超;王志伟;麦穗海;王荣生;王旭;;膜-生物反应器处理超市废水中污泥性质与膜污染关系分析[J];环境工程学报;2011年01期
16 何静;万新南;;膜生物反应器在废水处理中的应用及研究[J];广东微量元素科学;2006年09期
17 吴志超;尹星;王志伟;王新华;夏明芳;陆继来;张利民;;浸没式膜-生物反应器污泥组分对膜污染的影响[J];环境工程学报;2009年01期
18 王志伟;吴志超;顾国维;俞国平;;厌氧膜生物反应器膜污染特性研究[J];膜科学与技术;2006年01期
19 柳清香,张勇;膜生物反应器在污水处理中的应用前景[J];工业安全与环保;2003年03期
20 王蓉;纳滤在城市污水处理中的应用[J];给水排水;2002年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 甄建伟;;中国水业创新问题杂谈[A];2009水业高级技术论坛论文集[C];2009年
2 杜尚丰;陈运法;梁云;;ZnAl-LDH的合成及应用于污水处理[A];2004年中国纳米技术应用研讨会论文集[C];2004年
3 黄鸥;;城市污水处理系统工程设计中应注意的一些问题[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
4 韩小清;;四川天华化工股份有限公司γ-丁内酯系列产品项目污水处理达标排放[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
5 刘洪敏;郭绍辉;闫光绪;;充气水力旋流器在污水处理中的研究及应用进展[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
6 王宝贞;;我国水资源污染治理的技术策略[A];城乡饮用水水源安全问题与发展汇总[C];2009年
7 陈筛林;李飞;范轶;丁富新;;环流塔式曝气石化废水处理过程的人工神经网络仿真研究[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年
8 李建新;;超声技术监测膜污染的研究进展[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
9 杨波;陈兰;;浅议UNITANK技术在中小城市污水处理中的应用[A];广西环境科学学会2002—2003年度学术论文集[C];2003年
10 王军;王淑燕;郑飞;翟帆;;关于我国农村生活污水治理对策的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王志伟;浸没式平板膜—生物反应器长期运行特性研究[D];同济大学;2007年
2 元新艳;两级序批式膜生物反应器处理生活污水的试验研究[D];中国海洋大学;2008年
3 肖恩荣;膜生物反应器—人工湿地复合系统净化工艺研究[D];中国科学院研究生院(水生生物研究所);2007年
4 宇海银;聚丙烯微孔膜表面的抗污染性改性研究[D];浙江大学;2006年
5 杨宗政;膜生物反应器去除废水中高浓度氨氮的研究[D];天津大学;2005年
6 张成;重庆市城镇污水处理系统碳排放研究[D];重庆大学;2011年
7 叶茂盛;工业滤布抗污染动态膜的制备、表征及性能研究[D];大连理工大学;2008年
8 张金炳;污水处理人工快速渗滤系统研究[D];中国地质大学(北京);2003年
9 李学敏;金刚石薄膜电极的电化学特性及其在污水处理中的应用研究[D];清华大学;2004年
10 邢丽贞;固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究[D];西安建筑科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐艳;新型复合式膜生物反应器处理生活污水试验研究[D];武汉理工大学;2006年
2 党超;我国污水处理行业建设与运营模式探讨[D];西南财经大学;2005年
3 谢源;污水处理中的COD模糊控制系统的研究[D];合肥工业大学;2002年
4 马超;膜生物反应器(MBR)处理油田炼油污水试验研究[D];天津工业大学;2007年
5 王芳;农村生活污水与垃圾处理工艺研究[D];武汉理工大学;2011年
6 李壮;中国城市污水处理行业经济与管理政策的研究[D];北京化工大学;2003年
7 王旭;平板膜—生物反应器工程化应用中的关键问题研究[D];同济大学;2008年
8 陈君;渤南油田水质处理技术研究[D];西南石油学院;2004年
9 欧林林;污水处理中溶解氧模糊控制的研究[D];合肥工业大学;2003年
10 彭云峰;污水处理出水水质软测量预测预报系统开发[D];昆明理工大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 霍峰;青岛城乡污水处理迈向全覆盖[N];青岛日报;2008年
2 ;污水处理:节水治污一举两得[N];宁夏日报;2009年
3 何晓蓉 王眉灵;四川成都将建城乡污水处理体系[N];西部时报;2009年
4 记者 胡贵玉;湖北五项制度推进污水处理工作[N];中国建设报;2009年
5 谈锡华 陆智国;我市污水处理项目获中央投资2100万[N];镇江日报;2009年
6 吴瑶 记者 赵丹;加速推进污水处理管网建设[N];南昌日报;2009年
7 付理群;湖北襄樊污水处理特许经营三项目签约[N];中国建设报;2009年
8 通讯员 王子豪;财政部检查我市污水处理资金使用情况[N];汉中日报;2010年
9 通讯员 张利芳;宜章多措并举抓污水处理[N];郴州日报;2010年
10 刘海红 本报记者 张爱桐;污水处理二期和再生水回用工程回眸[N];锦州日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978