新型MABR的研究及其在污水处理中的应用

发布时间：2020-08-13 01:45

【摘要】：膜曝气生物膜反应器(MABR)主要由曝气膜和生物膜两个主要组成部分,将传统的生物膜技术与气体分离膜技术进行耦合。曝气膜以无泡曝气的形式向生物膜供氧。生物膜中的微生物对水中的碳,氮,磷等污染物进行降解,使水体得以净化。MABR技术具有无泡曝气、异相传质和生物膜分层等特点,使MABR在污水处理中具有独特的优势。1.本实验设计了一种适用于海上钻井平台采油废水处理的新型MABR耦合技术,本技术结合了MABR技术和臭氧-生物活性炭(O_3-BAC)技术。实验过程中,探究了曝气压力和水流流速对MABR处理效果的影响以及处理时间对O_3-BAC的影响。结果显示,在最佳运行条件下,COD、油含量、总氮(TN)和氨氮(NH_4~+-N)的平均出水浓度分别为45 mg/L、2.7 mg/L、6.8 mg/L和2.8 mg/L,达到了海上钻井平台采油废水的排放标准。本实验证实了水解酸化和好氧氧化反应能够在同一个MABR系统中进行,从而提高了系统对采油废水的处理效果。通过计算得出,BAC上吸附的有机物中仅有25.2%没有被微生物降解,留在活性炭中,其余的有机物都被BAC上的微生物降解去除。与传统的活性炭相比,BAC能够显著提高活性炭的使用寿命。MABR与O_3-BAC耦合技术在采油废水处理方面具有现实应用前景。2.MABR技术与ADB350M(一种石油工程菌)结合用于处理海面浮油,同时,以鼠李糖脂为分散剂对浮油进行乳化处理。实验过程中探究了鼠李糖脂/石油质量比、氮、磷添加量、曝气压力和装置旋转速度对MABR处理效果的影响。结果显示,在最优操作条件下,出水中COD、油含量、总磷(TP)和总氮(TN)的平均浓度分别为39 mg/L、2.3 mg/L、0.29 mg/L和1.9 mg/L。在处理过程中,ADB350M石油工程菌能紧密附着在MABR曝气膜上,与直接往海水中撒工程菌相比,可以减少工程菌随海水的流失。鼠李糖脂的添加会改变胞外聚合物(EPS)中多糖/蛋白质的比值,从而提高生物膜的疏水性。总之,MABR系统对海水中浮油和其他污染物具有显著的去除效果。3.本实验设计并探究了强化的MABR系统在河道水体净化方面的应用。在第一个阶段,只对四个膜组件进行曝气,另外四个膜组件没有曝气,促使生物膜中形成稳定的好氧微生物和厌氧微生物菌群,能够使水解酸化、好氧氧化、硝化反硝化反应同步发生。在第二个阶段,所有的膜组件都进行供气曝气,而且往河水中添加聚羟基脂肪酸酯(PHA)作为补充碳源,促进微生物生长。微生物在利用PHA的同时,会消耗水中的氮磷污染物。在第28天,强化的MABR装置从水中取出,防止污染物再次释放到水体中去。在处理过程中,出水中COD、UV254,NH_4~+-N、TN、TP和浊度的平均浓度分别为35 mg/L、0.03 cm~(-1)、0.21 mg/L、1.5mg/L、0.23 mg/L和3.12 NTU。强化的MABR系统对河道水具有良好的处理效果。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【图文】：

水体的边界层，这样可以在很大程度上减小氧气的度和氧气的利用率（可以达到100%）[97,98]； 同步脱氮除碳与污染物从相反方向进行传递，通过调节曝气压力度，使生物膜能够分层，不同的层形成不同的功能的硝化反硝化能够同步进行[94]； 避免生物膜脱落R中的微生物附着在中空纤维膜的的侧壁上，采用气泡对生物膜的摩擦，能在一定程度上避免生物 防止二次污染无泡曝气方式处理含挥发性有机污染物的污水时入大气中，防止二次污染的发生；在处理含表面活泡沫[101]。生物膜独特的分层结构

图 2-1 反应器工艺流程图Fig. 2-1 Schematic diagram of the reactor如图2-1所示，MABR和O3-BAC耦合装置主要由储水池、MABR反应池、臭氧氧化装置和生物活性炭等几部分组成。储水池主要用来储存采油废水，采油废水通过计量泵抽到MABR反应池里，通过调节计量泵流量可以控制进水量。MABR反应池是由有机玻璃粘连而成，有效容积为6 L，长宽高分别为30 cm，12cm和20 cm。膜组件通过10次回折固定在膜架上，膜组件的填充密度为83.7 m2/m3。膜丝均匀分布在反应池里

图 2-2 不同曝气压力下不同生物膜深度的 DO 浓度Fig. 2-2 DO concentrations of different biofilm depths at different aerapressures曝气压力分别为 0.1 MP、0.15 MP 和 0.2 MP 时，不同生物膜厚度的度变化情况如图 2-2。当曝气压力为 0.2 MP 时，不同生物膜后的 DO 浓度高，整个生物膜处于好氧状态下，且生长的主要为好养微生物；当曝气0.1 MP 时，生物膜的分层结构能够实现，但是从图 2-2 可以看出，除了靠膜的一小层生物膜的 DO 浓度较高，其余的生物膜的 DO 浓度基本上都低mg/L，因此在曝气压力为 0.1 MP 时，生物膜基本上都处于缺氧状态，只曝气膜的一小层处于好氧状态；当曝气压力为 0.15 MP 时，生物膜的分层在 0.1 MP 的时候要好很多，生物膜具有好氧层、兼氧层和厌氧层，能够同功能的微生物生长[147]。2.7.1.2 曝气压力对 COD 和含油量去除效果的影响

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本文编号：2791336