膜生物反应器去除炼油化工废水中芳香类化合物的研究

发布时间：2020-04-15 18:32

【摘要】：石油炼制过程中会产生大量含高浓度有毒难降解污染物的废水。随着劣质重油炼制比例升高、炼油工艺复杂化,废水处理难度进一步加大。另一方面,炼化废水排放标准的提升也促使废水处理工艺升级。膜生物反应器(MBR)结合了生物降解和膜分离过程,具有出水水质高、容积负荷高等优点。然而,难降解污染物在MBR中的去除效率及其对膜污染的影响尚不明确。本文通过研究芳香类化合物在MBR中的去除途径,深入分析膜污染机理,并提出相应的膜污染减缓手段,为MBR的推广应用和膜污染控制提供指导。对污泥停留时间(SRT)与甲苯和蒽的去除关系及其对膜污染影响的研究表明,MBR中甲苯和蒽的去除率和生物降解率随着SRT的延长而升高。SRT的延长有利于降低松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)的含量,并减少与膜污染高度相关的异常球菌属(Deinococcus)和暖绳菌科(Caldilineaceae)的相对丰度,减缓膜污染;过长的SRT则导致污泥过滤性能变差,加重膜污染。对含氮化合物苯胺对MBR运行性能及其膜污染影响的研究表明,初始苯胺负荷冲击显著降低了 MBR中TOC和NH4+-N的去除率。随着进水苯胺浓度的升高,污泥中溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)含量的升高,尤其是SMP中的多糖含量,导致膜污染速率增大。当进水苯胺浓度为50mg/L时,膜污染速率增加了 1.7倍。苯胺浓度的升高显著降低了污泥生物群落的丰度和多样性;长期驯化后,MBR有效富集了可降解芳香类化合物的丛毛单胞菌属(Comamonas),其相对丰度由0.3%增加到16.4%。研究了 PTFE、PVDF、Ceramic不同膜材料与膜污染的关系。结果表明,三种膜的膜污染速率可排序为:PTFEPVDFCeramic。膜的亲疏水性对膜污染具有较大的影响,表面粗糙度低的膜不易发生膜污染。SMP和LB-EPS中色氨酸和络氨酸类蛋白质是造成膜污染的关键物质。通过投加不同粒径活性炭可以显著减缓膜污染。结果表明,粉末活性炭和颗粒活性炭分别将膜清洗周期延长至2.6倍和1.7倍。活性炭的投加增大了污泥絮体粒径,提升了污泥过滤性能。粉末活性炭能有效吸附污泥混合液中的SMP和LB-EPS,减缓膜初始污染速率的同时提高了污泥层的可过滤性。颗粒活性炭则主要减少了 LB-EPS中多糖、蛋白质含量,并在曝气作用下冲刷膜面,降低了膜面SMP和EPS的沉积量,抑制污泥层的形成,延长了膜的运行周期。
【图文】：

浸没式,外置,生化反应器,组合方式

Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ＭＢＲ：邋（ａ）邋ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ邋ＭＢＲ邋ａｎｄ邋（ｂ）邋ｓｉｄｅ－ｓｔｒｅａｍ邋ＭＢＲ逡逑根据生化反应器与膜组件的组合方式，ＭＢＲ可分为浸没式和外置式两种（图逡逑１．１）。在上个世纪６０年代，已有关于外置式ＭＢＲ在污水处理领域的研究。然逡逑而，外置式ＭＢＲ通过高压泵为活性污泥混合液提供流体剪切力，延缓膜污染，逡逑存在能耗高的问题，单位体积水处理能耗费用可达到传统活性污泥法的１０倍以逡逑上，一般应用于工业废水。浸没式ＭＢＲ于１９８９年由Ｙａｍａｍｏｔｏ等提出，在膜下逡逑

日处理量,水资源压力,废水处理,处理量

Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ邋ＭＢＲ邋ｐｌａｎｔｓ邋ａｒｏｕｎｄ邋ｔｈｅ邋ｗｏｒｌｄ邋（ｔｈｅ逡逑ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｏｆ邋ｅａｃｈ邋ｐｌａｎｔ＞ｌ邋００，０００邋ｍ３／ｄ）邋（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｈｅＭＢＲｉｔｅ．ｃｏｍ／）．逡逑图１．２为大型ＭＢＲ厂（曰处理量＞１００，０００邋ｍ３／ｄ）从２００９年到２０１９年的应逡逑用，数据来源于ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｈｅＭＢＲｉｔｅ．ｃｏｒｒｕ目前，大型的ＭＢＲ厂全部应用于市逡逑政废水处理．从图１．２可知，近年来国内ＭＢＲ的发展十分迅速，主要受政府政逡逑策、水资源压力等方面的影响。逡逑６逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X742

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