基于SAnMBR的城镇污水处理工艺及预测模型研究

发布时间：2020-06-01 12:02

【摘要】：自上个世纪九十年代以来,我国城镇污水处理一直采用能源密集型技术。目前,已经有较多成熟的处理技术广泛应用于城镇污水处理,这些技术大多为好氧生物处理技术,处理效果好、运行稳定。然而,常规的好氧生物处理技术大都存在能耗高、不能回收污水中的能源等问题。因此,寻求更加高效、低成本和节能的城镇污水处理工艺是大家关注的重点。浸没式厌氧膜生物反应器(Submerged anaerobic membrane bioreactor,SAnMBR)是一种将厌氧生物技术和膜生物反应器高效结合的新型污水处理工艺。其既具有厌氧生物技术能耗低和能产生能源气体等优势,又具有膜生物反应器的出水水质好和占地面积小等优势,在处理城镇污水方面具有一定的潜能。因此,该技术受到国内外学者的广泛关注。目前,对于SAnMBR技术在高浓度有机废水处理的研究和应用较多,然而,对于SAnMBR技术应用于低浓度城镇污水处理的启动和稳定运行特性研究不足,相关膜污染机理尚不明确。基于上述问题,本论文以模拟城镇污水为对象,通过构建小试规模的SAnMBR,研究反应器的快速启动和稳定运行特性,通过改变进水水质、HRT、OLR等工艺条件,优化工艺运行参数。建立处理城镇污水的SAnMBR支持向量机模型,并采用该模型对反应器运行和膜污染进行模拟预测,探讨相关机理。SAnMBR的启动及稳定运行特性研究结果表明:SAnMBR在中温(35±1℃)条件下,28d左右时完成启动。在HRT为6~15h、进水OLR为0.87~2.60kg COD·m~(-3)·d~(-1)的条件下,SAnMBR能够保持稳定运行,稳定运行阶段反应器对COD的去除率在80%以上,COD的去除以厌氧单元微生物的生化降解为主,CH_4平均日产生量高于760mL/d;稳定运行阶段COD去除率、厌氧单元VFAs浓度、CH_4产生量与OLR有着明显相关性。其中,CH_4产生量与OLR的关系表达式为:日产生量=0.18×OLR+0.37。基于SAnMBR的运行数据,通过网格参数寻优算法及交叉验证,得到最佳gamma函数值为0.278,惩罚系数c因子为1.250。对比12种LibSVM模型,确定适用于SAnMBR最优的LibSVM模型为Lib_11模型—epsilon-SVR-RBF模型,该模型在SAnMBR多因素条件下模拟预测更有优势。SAnMBR的膜污染特性研究结果表明:经过SAnMBR处理后,EPS、蛋白质和多糖在膜表面都有不同程度的积累;而经过厌氧单元生物降解和膜单元过滤截留后,蛋白质浓度降低、种类没有发生明显改变,蛋白质比多糖更容易造成膜污染。建立了以TMP和总膜阻力R_t作为检验值(模型输出值)的支持向量机膜污染模型。当EPS浓度高于300mg/L时,总膜阻力R_t出现跃迁,TMP没有出现跃迁,厌氧单元的污泥粘度与TMP的相关性比污泥粘度与总膜阻力的相关性更为显著。
【图文】：

图 1-1 UASB 结构示意图re 1-1 The schematic diagram of UASBstructure图 1-2 IC 反应器结构示意图Figure 1-2 The schematic diagram of IC struc个世纪 80 年代，荷兰学者 Paques 在 UASB 的基础上研发出第三代厌氧生物括内循环厌氧（IC）反应器（如图 1-2 所示），膨胀颗粒污泥床（EGSB）工流板反应器（ABR）和序批式厌氧生物反应器（AnSBR）。由于第三代厌氧艺具有高效、节能、成本低等优势，这些反应器被迅速应用到废水处理工程[46-关研究表明，，厌氧生物处理技术在处理城镇污水时，处理周期较长，污泥利、剩余污泥有流失的现象，且出水水质不够稳定。美国学者 Dague 通过长期践经验，总结出第三代高效厌氧生物处理工艺应具有的基本条件为：（1）颗养和选择；（2）厌氧单元微生物较长的停留时间；（3）有机污染物与厌氧单充分接触；（4）高度适应的活性污泥；（5）防止出现断流现象；（6）简化的]。上所述，好氧生物处理技术广泛应用于城镇污水处理，但存在运行能耗大、等不足，而厌氧生物处理技术在能源回收方面具有一定优势，然而，在城镇

图 1-1 UASB 结构示意图re 1-1 The schematic diagram of UASBstructure图 1-2 IC 反应器结构示意图Figure 1-2 The schematic diagram of IC struc个世纪 80 年代，荷兰学者 Paques 在 UASB 的基础上研发出第三代厌氧生物括内循环厌氧（IC）反应器（如图 1-2 所示），膨胀颗粒污泥床（EGSB）工流板反应器（ABR）和序批式厌氧生物反应器（AnSBR）。由于第三代厌氧艺具有高效、节能、成本低等优势，这些反应器被迅速应用到废水处理工程[46-关研究表明，厌氧生物处理技术在处理城镇污水时，处理周期较长，污泥利、剩余污泥有流失的现象，且出水水质不够稳定。美国学者 Dague 通过长期践经验，总结出第三代高效厌氧生物处理工艺应具有的基本条件为：（1）颗养和选择；（2）厌氧单元微生物较长的停留时间；（3）有机污染物与厌氧单充分接触；（4）高度适应的活性污泥；（5）防止出现断流现象；（6）简化的]。上所述，好氧生物处理技术广泛应用于城镇污水处理，但存在运行能耗大、等不足，而厌氧生物处理技术在能源回收方面具有一定优势，然而，在城镇
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】

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本文编号：2691457