PVA膜生物反应器的过滤性能及其在污水处理中的应用研究

南昌大学硕士学位论文PVA膜生物反应器的过滤性能及其在污水处理中的应用研究姓名：刘燕燕申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：何宗健20080622PVA膜生物反应器的过滤性能及其在污水处理中的应用研究作者：刘燕燕学位授予单位：南昌大学相似文献(10条)1.会议论文王继华.李力.李明波.孙伟多相组合膜生物反应器技术在炼油污水处理回用中的研究与应用2006目前我国的炼油企业与国外的同类企业相比,存在着炼制油品复杂、设备陈旧、吨油耗水量大,排水中污染物质多等特点.其污水生物处理多采用生化工艺,回用多采用传统的三级处理或超、微滤膜过滤工艺.但普遍存在着对生化处理指标控制不理想,导致后续深度处理工艺难以正常工作等问题,影响了企业的炼油污水回用工作.膜生物反应器(MBR)技术是将传统的污水生物处理技术与现代的膜分离技术进行有机结合的新型水处理技术.它可以同时兼顾多种水处理技术的优点,能有效的降低炼油污水中污染物质的含量,最大限度地实现炼油污水的回用.2.学位论文赵力膜生物反应器在污水处理中的非线性动力学研究2008在污水处理中，膜生物反应器的优势日益明显，但膜污染问题已经成为阻碍该工艺进一步推广的瓶颈。在三大类影响因素中，污泥混合液的特性对膜污染起到了主要的作用，因此对污泥混合液特性的研究已成为当前国内外研究膜污染问题的主要方向。本文从非线性动力学的角度出发，对活性污泥的稳定性以及膜生物反应器中胞外聚合物EPS和可溶性微生物产物SMP的形成机理进行了研究。在实验数据的基础上，通过数值模拟，证明了所建数学模型的正确性，并利用非线性动力学理论，对模型进行了稳定性分析。在分析污泥稳定性中，通过简化传统的ASM1污泥模型提取出污泥和污水中底物的非线性动力学作用关系，建立了一个适用由于膜生物反应器的简化二维数学模型。通过修正原模型参数，该模型能够和实验数据吻合良好，证明了该模型的有效性。在此基础上从非线性动力学的角度对数学模型进行了有界性的验证和分析，从理论的角度给出了模型参数的选取范围。在研究EPS和SMP生成机理中，根据质量守恒原理提出了一个新的解释EPS和SMP生成机理的数学模型，此模型结构简单，仅有底物、活性污泥、EPS和SMP四个组分，且参数确定工作量小，通过实验验证可知该模型能正确的模拟出膜生物反应器中的污泥生长和SMP形成的生物反应过程。3.期刊论文程晓如.赵海华.袁建伟.CHENGXiao-ru.ZHAOHai-hua.YUANJian-wei膜生物反应器在污水处理中的应用展望-中国安全科学学报2005,15(10)膜生物反应器是膜的高效分离技术与生物降解作用相结合的一种污水处理与回用工艺,是近年来发展起来的一项新型的处理技术,在水处理方面的应用及发展很快;膜生物反应器工艺较适合于中小规模的污水处理与回用,但膜污染问题是影响膜生物反应器推广的主要障碍;探讨和展望了膜生物反应器的应用前景,指出今后的研究方向,膜生物反应器有望成为21世纪的一种重要的污水处理技术.4.期刊论文魏源送.郑祥.刘俊新国外膜生物反应器在污水处理中的研究进展-工业水处理2003,23(1)系统地论述了国外膜生物反应器在污水处理中的研究进展.国外膜生物反应器在污水处理中的应用范围和规模不断增加,然而,膜污染依然是影响其推广应用的主要障碍.值得注意的是,采用空气喷射方式在中空纤维膜内形成活塞流,可有效减轻膜污染和提高膜通量.经济分析表明中小规模的污水处理厂可能采用膜生物反应器更便宜,但大规模的污水处理厂宜采用常规工艺.现代分子生物技术为研究和了解膜生物反应器中的微生物群落提供了新的方法和手段.5.学位论文李剑锋一体式A/O膜生物反应器脱氮性能及在船舶污水处理中的应用研究2008氮是导致水体富营养化的主要污染物之一，在A/O膜生物反应器（MBR)中实现有机物和氮的同时去除，具有节省有机碳源、减少温室气体排放、减少剩余污泥产生等优点，应用前景广阔。膜污染是制约MBR广泛应用的主要瓶颈，研究膜污染过程和膜污染机理对于控制膜污染、降低MBR运行成本具有重要意义。本研究将缺氧过程、好氧过程和膜分离过程相结合，形成了一体式A/O(缺氧/好氧)膜生物反应器(IntegratedA/O-MBR)，实现了在单一MBR中有机物与氮的同时去除。本文对IntegratedA/O-MBR脱氮的效果、机理，以及影响脱氮、膜污染的关键因素进行了深入研究。同时考察了IntegratedA/O-MBR处理实际船舶污水的性能。研究的主要结论如下：(1)IntegratedA/O-MBR具有良好的去除化学需氧量(COD)和总氮（TN）的能力。COD的去除率可以稳定在98％以上，TN的去除率可以稳定在78％左右。由于溶解氧(DO)浓度梯度的存在，反应器不同区域中微生物种群结构不同，其中好氧区域中活性污泥的硝化能力强，缺氧区域中活性污泥的反硝化能力强。反应器中，好氧区域和缺氧区域分别作为硝化反应和反硝化反应的功能区，它们相互配合实现了有机物和氮的同时去除。内部循环速率的增加，会增加IntegratedA/O-MBR对TN的去除。水力停留时间(HRT)最少需要8h，IntegratedA/O-MBR才能达到较高的TN去除率，而当HRT在8h到12h之间时，反应器的脱氮效果变化不大。在COD/TN从4增加到10的过程中，TN的去除率逐渐提高，COD/TN的提高有利于IntegratedA/O-MBR总氮的去除。(2)IntegratedA/O-MBR运行中启动期膜污染速率明显高于稳定期。在从启动期到稳定期的变化过程中，活性污泥中的微生物种群结构发生了演变，一些特定功能菌种分别在缺氧区和好氧区发展成为优势菌种，微生物种群多样性随着时间的推移逐渐减弱，到达稳定期后，种群结构不再变化。在从启动期到稳定期的变化过程中，混合液悬浮固体(MLSS)浓度逐渐升高、胞外聚合物(EPS)及溶解性微生物产物(SMP)的含量逐渐变低，絮体颗粒变得较大且内部结构变得松散，这些因素的变化是这一过程中膜污染速率不断减轻的主要原因。到达稳定期后，这些参数不再变化，膜污染速率开始维持在较低水平。活性污泥微生物种群结构的变化，会引起活性污泥混合液组成成分、活性污泥絮体形态结构以及活性污泥流变特性的变化，而这些因素彼此影响，共同作用改变了膜污染速率。(3)丝状菌主要通过改变活性污泥絮体的形态结构来影响膜污染。长期运行时丝状菌的生长状态变化同EPS和SMP之间没有明显的关系。作为活性污泥絮体的骨架，丝状菌对于絮体的形态和内部结构有很重要的影响。丝状菌较少时，絮体的颗粒较小，结构较紧密，而当丝状菌的数量较多时，絮体颗粒变得较大，内部结构也变得较松散。实验中丝状菌对于膜污染速率影响力较弱或者可以忽略，主要是在该条件下活性污泥形态和结构的改变对膜污染速率的影响较弱。(4)IntegratedA/O-MBR在高于临界通量和低于临界通量运行时，膜污染表现出不同的行为和机理。高于临界通量运行时，过膜压差(TMP)表现出单一的快速增长特性，膜污染速率在较高的范围内。此时，滤饼层阻力是膜污染阻力的主要来源，膜污染速率主要由活性污泥絮体的等效粒径和分形维数控制。在低于临界通量运行时，膜污染行为表现为两段性：TMP缓慢增长期和TMP飞跃期。TMP缓慢增长期，影响膜污染速率主要因素是微生物代谢产物(EPS、SMP)。这些物质在膜表面及膜孔内的积累引起了局部区域通量的不平衡，局部通量的不平衡又引起了活性污泥在膜表面的沉积，最终进入TMP飞跃期。TMP飞跃期膜污染的行为与高于临界通量运行时相似。由于低临界通量运行时膜清洗或者更换膜组件的频率较低，实际运行中应选取低于临界通量运行。此外，实际运行中可以通过改变操作参数降低EPS、SMP浓度的方法来延长MBR的运行时间。(5)船用燃料油可以通过生物降解的方法去除，经过大约4小时后，油类物质大部分被降解。表面活性剂浓度和盐度对油类物质的降解影响不大，而燃料油浓度和接种污泥则对其有明显的影响。油类浓度越高对应的去除率越大。同传统的活性污泥相比，商业菌种在燃料油生物降解中显示了一定的优越性。采用IntegratedA/O-MBR处理实际混合船舶污水时，主要污染物浓度的去除率分别为COD：94.5％，TN：63.7％，总磷(TP)：34％和总悬浮固体(TSS)：99.9％。气相色谱-质谱联用(GC-MS)的结果表明，污水中的油类物质也大部分被去除。在燃料油浓度小于1000mg·L-1条件下，IntegratedA/O-MBR处理船舶污水时可以省略油水分离器，从而降低船舶污水处理设施的成本和运行费用。此外，IntegratedA/O-MBR的出水水质要明显好于国际海事组织(IMO)的有关规定，可以满足包括阿拉斯加（Alaska)法律在内所有现存法律法规的要求。6.期刊论文柳清香.张勇膜生物反应器在污水处理中的应用前景-工业安全与环保2003,29(3)介绍了膜及膜分离技术、膜生物反应器(MBR)的原理,综述了膜生物反应器在污水处理领域应用开发情况;指出了膜生物反应器在发展中存在的主要问题;展望了膜生物反应器技术的发展前景.7.期刊论文张玲.ZHANGLing膜生物反应器(MBR)在污水处理中的应用-山西建筑2007,33(34)针对传统活性污泥工艺的缺陷,提出了一种新的污水处理装置--膜生物反应器,介绍了膜生物反应器的分类及其所用的滤膜和滤膜构件,并对膜生物反应器在污水处理中的应用情况进行了综述,指出了MBR的优越性,并提高了微生物对污水中有机物的处理能力.8.学位论文李康MBR应用于市政污水处理研究2006膜生物反应器是集中了传统污水处理技术和膜分离技术的新型污水处理工艺。由于膜生物反应器具有占地少，对废水处理效果好，因此近30年来得到了飞速的发展。本课题对膜生物反应器的启动过程、多种膜组件对膜生物反应器处理效果的影响和膜污染状况圾控制开展了研究。主要结果如下：在膜生物反应器中，污泥粒径和传统活性污泥方法中污泥粒径相比较小，最低达到0.84μm；启动过程中，膜生物反应器对污染物质的去除能力逐渐增强，特别是对COD和氨氮的去除，COD去除率在75％以上，最大去除率94％；氨氮去除率大于93％。由于硝化反应不完全，反应器中出现了亚硝态氮积累。通过摸索实验，确定本系统HRT以10小时为宜。抽吸速率越大，对有机物去除就越有利，但会加剧膜污染。通过多种膜组件的对比实验，利用SEM对不同膜的形貌进行了观察，改性后聚丙烯中空纤维膜孔径由0.2μm下降到0.05μm；中孔纤维管膜孔径在0.5～1μm，相比其他三种膜孔径要大。同时对各组件对系统污染物质的去除能力进行了相关研究。系统自启动后一直处于不排泥状态，硝化能力相当强，而污泥活性不断下降，有机物去除能力有所减弱。在膜生物反应器运行过程中，对膜污染的过程进行了监测。经30/L水力清洗5min后，膜通量在8000pa以上高压段通量最大恢复48.1％，低压段恢复15.9％以上。化学清洗效果不如水力反冲洗效果明显。采用水力清洗比化学清洗恢复效果要好，但持续时间短。膜生物反应器中曝气速率对膜通量影响甚微，但过大的曝气速率会加快膜生物反应器的内部扰动，造成底部污泥上浮加剧膜污染，控制曝气速率在O.15m,3／h为宜。多种膜组件比较，PVDF膜耐污染眭最好。9.期刊论文付翠彦.张光辉.顾平.FuCuiyan.ZhangGuanghui.GuPing膜生物反应器在污水处理中的研究应用进展-水处理技术2009,35(5)膜生物反应器是近年来发展起来的传统生物处理单元与膜分离技术有机结合的高效污水处理新技术,具有常规污水处理工艺无法比拟的优势.本丈介绍了膜生物反应器的主要类型及在国内外污水处理中的研究应用进展,分析了膜生物反应器应用过程中存在的问题及解决措施,展望了其应用前景及研究方向.10.学位论文孟志国非织造布膜生物反应器处理生活污水研究2006膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理技术有机结合的一种污水处理新技术，具有工艺流程简单、占地面积小、出水水质好、自动化程度好、剩余污泥产生量少等优