电增强碳纳米管厌氧MBR处理低浓度废水

发布时间：2020-07-23 07:41

【摘要】：随着我国城市化速度地不断加快,人类活动对淡水资源的需求量以及城市生活污水的排放量与日俱增,以上流式厌氧污泥床反应器(Up-flow Anaerobic Sludge Bed,UASB)为代表的厌氧生物处理工艺由于其剩余污泥产量少、能耗低、产沼气、操作简便等特点,越来越多的人将其应用于处理低浓度生活污水,但其出水水质较差,不能实现污水的达标排放。膜分离技术的耦合可以很好的解决这个问题,分离膜的截留作用能够延长有机物与厌氧微生物的接触时间,提高有机物去除效率,强化出水水质,但膜成本、膜污染等难题却限制了该技术的广泛应用。因此,本论文利用碳纳米管构建导电性能良好的分离膜,通过在电极和分离膜表面施加电偏压实现厌氧生物处理技术、膜分离技术、电化学技术三者的耦合,考察新型厌氧污泥床反应器在不同水力停留时间和不同膜电极极性偏压下的低浓度有机废水处理性能,研究电化学技术对耦合工艺的辅助作用机制,同时提出新型阳极生物膜反应器的概念,探究其在不同水力停留时间下的处理性能,确定最佳运行条件。主要研究结果如下:(1)通过酸化-真空抽滤-高温煅烧法制备的碳纳米管分离膜具有良好的导电性能和亲水性能,有效直径为40 mm,平均膜孔径为0.090μm,孔隙率为92.5%;将其置于新型厌氧污泥床反应器内处理低浓度有机废水,在35℃、水力停留时间为6.5 h时处理效果最佳,其SCOD和COD去除率均可稳定在90%以上,CO_2产量比为22%,甲烷转化率为0.039 L/g COD_(去除);表明分离膜的截留分离作用能够保证反应器内的高浓度微生物,延长其与有机污染物的接触时间,提高有机物的去除和甲烷的生成,从而强化出水水质;(2)在35℃、水力停留时间为6.5 h的运行条件下,在分离膜表面施加+1.0 V的新型反应器处理性能最佳,其SCOD和COD去除率均可快速稳定在80%以上,CO_2产量比为29%,甲烷转化率为0.058 L/g COD_(去除);表明阳极生物膜的快速形成能够更快实现有机物的稳定去除,并且电化学的加入能够加快颗粒污泥的形成,提高微生物的丰度和活性,促进有机物甲烷化的同时,改善污泥混合液性质,达到膜污染的缓解效用;(3)比较阳极生物膜厌氧污泥床反应器在不同水力停留时间下的处理性能,结果显示,在35℃、水力停留时间为4.5 h时的处理性能最佳,其SCOD和COD去除率均超过90%,CO_2产量比为32%,甲烷转化率达0.151 L/g COD_(去除);表明新型阳极生物膜反应器具有良好的pH缓冲能力和产甲烷能力,并且电催化微生物活性的提高、颗粒污泥的形成以及胞外聚合物的降解等能够有效缓解阳极生物膜反应器长期运行时可能引起的膜污染,对反应器的稳定运行具有重要意义。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;TQ051.893

【参考文献】