基于AnMBR的城市污水处理工艺及能源回收研究

发布时间：2020-02-15 23:24

【摘要】：好氧生物处理工艺在我国城市生活污水处理和改善城市水环境方面发挥着非常重要的作用。然而,常规好氧生物处理工艺在处理污水过程中会消耗大量能源,同时还会产生较多的剩余污泥,不仅忽略污水中潜在的可利用能源,而且产生的剩余污泥还可能对环境造成二次污染。随着对污水处理资源化和能源化的认识,人们开始重新科学地评估合理的城市污水处理方法,以期构建合理可行的城市污水处理资源化和能源化技术。单纯利用厌氧生物技术处理城市生活污水可能存在处理效率受温度影响显著、污泥流失严重和能源回收率低等缺陷。而厌氧膜生物反应器(AnMBR)是将膜分离技术与厌氧生物反应器相结合,产生的一种更高效、低能耗、易控制与启动的新型厌氧生物处理技术。该技术能够弥补厌氧生物反应器污泥流失严重的问题,而且可以保证反应体系的能源回收率。针对上述问题,本研究以模拟城市生活污水为研究对象,构建小试规模的厌氧膜生物反应器,在改变进水负荷、反应器停留时间和容积负荷等工艺参数的基础上,考察AnMBR对城市生活污水的处理效果、产气效果,优化反应器运行参数,初步研究AnMBR的膜污染特性和机理。在以上研究成果基础上,对AnMBR处理城市生活污水的环境效能进行全面评价,研究结果可为AnMBR技术在城市污水处理中的工艺开发和应用,提供理论依据和技术支撑。AnMBR在35℃、HRT为8~15h,进水容积负荷为0.77~1.82kg COD/m~3?d的运行条件下均能够稳定运行,且具有较好的COD去除效果和产甲烷效果,反应器具有一定程度的耐冲击负荷能力,运行后期出水COD浓度基本稳定在100mg/L左右,出水COD浓度值满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的二级标准和《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)的要求。甲烷气体日产量与进水容积负荷之间有较为明显的线性关系,可用拟合方程:CH_4(g)=356.16×OLR+182.34表示。溶解态甲烷产量占总甲烷产量的百分比为36.72%。膜对进水中的污染物质也有一定的去除作用,在稳定厌氧膜生物反应器出水中扮演了重要角色。AnMBR的微生物生化过程分析表明:AnMBR内水解发酵阶段占据主导地位,而产甲烷阶段占微生物生化过程的比例不大。对AnMBR的膜污染特性研究表明,跨膜压差和膜总阻力受出水膜通量的影响较大,蛋白质类物质比多糖更易造成膜污染,污泥浓度和污泥粘度能够在一定程度上反映膜污染的程度,膜表面形成的泥饼层在有助于提高厌氧膜生物反应器的出水水质。AnMBR的膜污染以泥饼层控制为主,其阻力模型:,该模型能够较好的反应运行期膜总阻力随时间的变化情况。AnMBR的膜固有阻力较高,但膜污染速率K相对较慢,表明反应器内的搅拌产生的剪切力能够产生较好的水利条件,降低膜污染的进程。对AnMBR的环境效能评价表明,AnMBR污水处理厂在生产运行阶段产生的主要能源消耗来源于各类机械设备的电能消耗,运行阶段的电耗为0.23kW·h/m~3,在能源消耗上的优势来源于运行过程中不需要曝气,也没有剩余污泥产生,具有极大的能源节约和回收潜力。AnMBR污水处理厂在生产运行阶段中对全球变暖的环境负荷最高,主要来源于溶解态的甲烷,对水体富营养化的影响主要来源于出水中含有的大量未被去除的氮、磷等营养物质。在最大化地收集甲烷和利用出水中营养物质的前提下,AnMBR对环境产生的影响能够降低至相对较低的水平。
【图文】：

设计图,厌氧膜生物反应器,设计图,接种污泥

第 2 章实验材料与实验装置性，因此在实际配制进水时，需要对表 2-2 中的各组分进行一定的调整，最终进水变化范围为 384~725mg/L，pH 变化范围为 7.0~7.5。为保证反应器的稳定运行，在进行的过程中，定期向进水中添加一定量的碳酸氢钠，以此调节反应器中的 pH 值维持在 6.5~7.5 之间，为产甲烷菌提供适宜的生存环境。接种污泥性能厌氧膜生物反应器所采用的接种污泥为北京市某城市污水处理厂厌氧消化污泥，，其性能指标见下表 2-4 所示。表 2-4 接种污泥的主要参数Table -4 The main parameters of inoculated sludge参数接种污泥总固体（TS）/% 7.86挥发性固体（VS）/% 4.71pH 7.58厌氧膜生物反应器（AnMBR）实验装置
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703

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