AF-MBR处理海水养殖废水及膜污染特性研究

发布时间：2020-11-19 08:51

　　 近年来,海水养殖业的不断发展造成了海水养殖废水的大量排放,给临近海域造成了严重的生态问题,而海水养殖废水的高盐度、高氨氮的特点又给其处理带来了很大的困难。膜生物反应器(MBR)作为一种高效的生物处理手段,兼具生物降解和过滤出水的特点,在运行过程中自动化程度高,目前在污水处理领域得到了非常广泛的应用。本实验搭建了前置缺氧滤池-膜生物反应器(AF-MBR)组合反应系统,并向生物反应器内加入悬浮性多孔填料,同时利用独立运行的MBR作为对照,来考察组合工艺对模拟海水养殖废水的处理效果和膜污染现象。在考察AF-MBR组合工艺对模拟海水养殖废水处理效果的实验中,利用总有机碳(TOC)去除率、磷酸盐去除率和总氮去除率作为指标,实验结果发现在水力停留时间为8 h、进水碱度为500 mg/L、氨氮负荷为50 mg/L时的处理效果较好,并且AF-MBR的处理效果始终要优于对照MBR。通过对两组反应器内氨氮、硝态氮和亚硝态氮的含量分析可以得知,在对照MBR中发生的反应是在好氧条件下进行的硝化反应,而在AF-MBR组合工艺中,缺氧滤池和生物反应器之间的回流则使得在组合工艺中主要发生了短程硝化反硝化反应。通过对AF-MBR组合工艺和对照MBR工艺的膜污染现象进行分析,可以得知组合工艺的膜污染情况得到了明显的缓解,并且组合工艺运行过程中产生的溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)的浓度要低于对照MBR工艺,这也和红外光谱和三维荧光光谱的分析结果一致。而通过对SMP和EPS展开的过滤特性实验和吸附特性实验可以得知,对照MBR中SMP和EPS引起的通量降低率更大,其中包含的蛋白质和多糖更容易在反应器运行过程中吸附到膜表面且不易被去除。AF-MBR中的SMP和EPS的过滤过程模拟结果表明其更符合标准堵塞模型,而对照MBR中SMP和EPS则对滤饼层过滤模型和标准堵塞模型的拟合程度较好。表面关系能的分析得知AF-MBR中SMP和EPS与膜表面的表面能低于对照MBR,说明对照MBR中的SMP和EPS更容易沉积到膜表面。通过以上分析,可以看出组合工艺的膜污染现象要优于对照MBR。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X714
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景
        1.1.3 课题研究意义
    1.2 海水养殖废水的处理现状
    1.3 膜生物反应器研究现状
        1.3.1 膜生物反应器的发展
        1.3.2 MBR脱氮效果的研究
    1.4 膜污染现状研究
        1.4.1 膜污染的定义
        1.4.2 膜污染的影响因素
    1.5 课题主要研究内容与技术路线
        1.5.1 课题主要研究内容
        1.5.2 课题研究的技术路线
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验装置
    2.2 实验材料
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验用水
    2.3 分析方法
        2.3.1 水质指标的分析方法
        2.3.2 膜污染分析方法
        2.3.3 膜过滤阻力分析
        2.3.4 SMP和 EPS的提取与测定
        2.3.5 膜污染物质的识别
        2.3.6 膜污染物质的特征表征
        2.3.7 膜污染物质的吸附特性分析
        2.3.8 膜污染物质的过滤特性分析
        2.3.9 膜污染物质过滤过程的模拟
        2.3.10 接触角的测量
        2.3.11 膜污染物质于膜表面关系能的计算分析
第3章 AF-MBR处理海水养殖废水性能研究
    3.1 引言
    3.2 HRT对 AF-MBR组合工艺处理性能影响
        3.2.1 TOC的去除性能
        3.2.2 磷酸盐的去除性能
        3.2.3 总氮的去除性能
    3.3 进水碱度对AF-MBR组合工艺处理性能影响
        3.3.1 TOC的去除性能
        3.3.2 磷酸盐的去除性能
        3.3.3 总氮的去除性能
    3.4 氨氮负荷对AF-MBR组合工艺处理性能影响
        3.4.1 TOC的去除性能
        3.4.2 磷酸盐的去除性能
        3.4.3 总氮的去除性能
    3.5 本章小结
第4章 AF-MBR组合工艺膜污染特性解析
    4.1 引言
    4.2 TMP变化趋势
    4.3 膜过滤过程的阻力分析
    4.4 膜污染物质含量分析
        4.4.1 SMP含量分析
        4.4.2 EPS含量分析
    4.5 膜污染物质组成分析
        4.5.1 SMP组成分析
        4.5.2 EPS组成分析
    4.6 膜污染物质特征分析
        4.6.1 SMP特征分析
        4.6.2 EPS特征分析
    4.7 本章小结
第5章 AF-MBR关键膜污染物质膜污染行为解析
    5.1 引言
    5.2 关键膜污染物质吸附特性分析
        5.2.1 SMP吸附特性分析
        5.2.2 EPS吸附特性分析
    5.3 关键膜污染物质过滤特性分析
        5.3.1 SMP过滤特性分析
        5.3.2 EPS过滤特性分析
    5.4 关键膜污染物质过滤过程模拟分析
        5.4.1 SMP过滤过程模拟分析
        5.4.2 EPS过滤过程模拟分析
    5.5 关键膜污染物质与膜的表面关系分析
        5.5.1 SMP与膜的表面关系参数
        5.5.2 SMP与膜之间关系能分析
        5.5.3 EPS与膜的表面关系参数
        5.5.4 EPS与膜之间关系能分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

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本文编号：2889979