悬浮载体复合MBR工艺强化处理电镀废水特性研究

发布时间：2017-08-26 14:37

  本文关键词：悬浮载体复合MBR工艺强化处理电镀废水特性研究

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【摘要】：电镀废水以其水量大、水质变化大、成分复杂且毒性大、难降解等特点而成为工业废水处理领域一大难题。电镀综合废水中含有多种污染物,包括COD、氨氮、多种重金属以及表面活性剂、光亮剂等大分子有机物,常规的生物处理工艺很难达到较理想的处理效果,针对这一现状开展了对处理效果好且运行成本低的污水处理工艺的探究。本研究通过向MBR反应器中投加悬浮生物载体构成复合式MBR工艺(HMBR),以普通MBR工艺作对比,主要进行了反应器运行参数的优化,稳定运行状态下污染物(COD、氨氮等)去除效能的研究,三种重金属(铜、镍、铬)四阶段不同浓度的冲击负荷对污染物去除效能、污泥混合液性质以及膜污染的影响,重金属在污泥中富集情况分析,以及重金属作用下微生物群落的变化等研究。采用哈尔滨市某污水处理厂二沉池污泥接种培养后,用模拟电镀废水进行污泥驯化、填料挂膜和反应器启动,进行反应器运行参数的优化,最佳运行参数为:水力停留时间16h,曝气量0.4L/min,混合液回流比250%。最佳参数运行时,HMBR系统COD、氨氮、TN平均处理效率分别为94.4%、74.8%、52.9%,均优于对照组。冲击负荷试验中,随重金属浓度梯度增大,污染物去除效果逐渐下降,但HMBR系统对COD、氨氮、TN去除率下降幅度小于普通MBR系统,出水水质更稳定。重金属冲击使系统中总生物浓度降低,HMBR系统生物量衰减比例较小;污泥活性降低,HMBR耗氧呼吸速率受抑制率小于对照组。在重金属刺激下,微生物产生更多EPS进行自我保护,与重金属结合降低对自身的毒性,EPS的累积导致混合液粘度增加,污泥比阻增加,过滤性能降低,膜污染加快,HMBR系统受影响程度小于对照组,主要表现在跨膜压差(TMP)增长速率、膜过滤阻力增长速率、膜孔堵塞程度均小于对照组。系统对三种重金属的富集能力由大到小依次为铜镍铬。重金属冲击使普通MBR系统污泥菌胶团破坏,结构松散,污泥老化,而HMBR系统污泥受冲击后仍可以保持较高的活性。高通量测序分析表明,HMBR系统中微生物种群多样性比普通MBR系统更丰富。
【关键词】：电镀废水 悬浮载体 膜生物反应器 重金属 膜污染
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X781.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题来源及研究背景10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题研究背景10-11
• 1.2 电镀废水的来源、分类及水质特征11-13
• 1.2.1 电镀废水来源11-12
• 1.2.2 电镀废水分类与水质特征12-13
• 1.3 电镀废水处理的国内外研究现状13-15
• 1.3.1 电镀废水处理技术13-15
• 1.3.2 电镀废水处理技术发展趋势15
• 1.4 膜生物反应器（MBR）在废水处理中的应用15-19
• 1.4.1 MBR工艺的机理和特点15-17
• 1.4.2 MBR工艺的国内外研究现状17-18
• 1.4.3 复合式膜生物反应器（HMBR）工艺的研究现状18-19
• 1.5 课题研究的目的、意义及主要内容19-22
• 1.5.1 课题研究的目的和意义19-20
• 1.5.2 课题主要研究内容20
• 1.5.3 课题研究技术路线20-22
• 第2章 实验材料与方法22-31
• 2.1 实验装置及运行方式22-24
• 2.1.1 悬浮载体的选择22
• 2.1.2 实验装置与材料22-24
• 2.1.3 反应器运行方式24
• 2.2 实验用水与主要仪器24-26
• 2.2.1 实验用水24-25
• 2.2.2 污泥接种25
• 2.2.3 实验主要仪器和设备25-26
• 2.3 分析方法26-31
• 2.3.1 常规水质指标检测方法26
• 2.3.2 微生物活性的测定26-27
• 2.3.3 样品扫描电镜分析27
• 2.3.4 胞外聚合物（EPS）的提取及检测27-28
• 2.3.5 载体上附着生物量的测定28
• 2.3.6 HMBR中总微生物浓度的计算28-29
• 2.3.7 污泥粒度分析29
• 2.3.8 污泥粘度的测定29
• 2.3.9 污泥比阻的测定测定29
• 2.3.10 污泥中重金属的测定29-31
• 第3章 HMBR工艺运行条件优化与处理效能研究31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 污泥的培养驯化及反应器启动31-33
• 3.2.1 活性污泥的培养31
• 3.2.2 活性污泥的驯化31
• 3.2.3 载体挂膜及反应器启动31-33
• 3.3 HMBR工艺运行条件的优化研究33-40
• 3.3.1 水力停留时间（HRT）的优化33-35
• 3.3.2 曝气量的优化35-37
• 3.3.3 混合液回流比的优化37-40
• 3.4 HMBR与MBR工艺处理效能对比研究40-43
• 3.4.1 COD去除效果的比较40-42
• 3.4.2 NH_4~+-N去除效果的比较42-43
• 3.4.3 TN去除效果的比较43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 重金属冲击对HMBR工艺运行性能的影响研究45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 重金属冲击对HMBR工艺处理效能的影响45-47
• 4.2.1 重金属冲击负荷对COD去除效果的影响45-46
• 4.2.2 重金属冲击负荷对NH_4~+-N去除效果的影响46-47
• 4.3 重金属冲击对HMBR工艺混合液性质的影响47-53
• 4.3.1 重金属冲击负荷对污泥浓度的影响47-48
• 4.3.2 重金属冲击负荷对污泥活性的影响48-49
• 4.3.3 重金属冲击负荷对污泥粒径的影响49-51
• 4.3.4 重金属冲击负荷对污泥粘度的影响51-52
• 4.3.5 重金属冲击负荷对污泥比阻的影响52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第5章 HMBR工艺运行膜污染及微生物特性研究55-66
• 5.1 引言55
• 5.2 重金属在污泥中的富集情况55-56
• 5.3 HMBR工艺的膜污染特性研究56-62
• 5.3.1 重金属作用下系统中EPS的变化57-60
• 5.3.2 重金属作用下两系统跨膜压差（TMP）变化的对比分析60
• 5.3.3 膜过滤阻力（Rt）对比分析60-61
• 5.3.4 膜污染的表征61-62
• 5.4 重金属作用下两系统微生物群落对比分析62-65
• 5.4.1 重金属作用前后微生物形态变化62-63
• 5.4.2 微生物群落多样性分析63-65
• 5.5 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-74
• 致谢74

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本文编号：741962