一体式膜生物反应器系统优化及脱氮性能研究
发布时间：2021-01-03 23:49
随着污水处理排放标准的不断提高,现有常规处理工艺将面临越来越多的难题,如出水水质不达标、占地面积大、污泥产量高、基建投资费用及运行成本高等问题。在上述背景下,迫切需要开发适合社会发展的污废水处理新技术。因此,近年来各种新型、改良型的高效污废水处理技术应运而生,其中膜生物反应器（MBR）工艺在污废水处理中的应用格外引人关注。本文采用一体式膜生物反应器中试系统对城市污水处理进行了试验研究,并对该系统进行了优化,同时针对中试系统脱氮效果差的弊端,结合“节能”的理念,采用气升循环一体式膜生物反应器小试试验装置,对其脱氮过程进行了研究。主要研究结论和成果如下：（1）中试系统运行稳定后,对COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为86.3%、95.0%、25.0%和26.4%,对SS和浊度有着非常良好的去除效果,出水几乎检测不出SS,出水浊度始终保持在2NTU以下。系统对COD的去除主要靠活性污泥微生物的分解代谢,膜组件自身对有机物的去除效能在初始运行时,表现出对有机物的高效物理截留作用；在污泥状态良好时,膜组件兼具生物降解和过滤筛分的双重功能,提高了其自身对有机物的去除及系统的抗负荷冲击能...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 严重的水污染
1.1.2 污水处理工艺的发展趋势
1.2 膜生物反应器技术
1.2.1 膜生物反应器简介
1.2.2 膜生物反应器的构型
1.2.3 膜生物反应器的特点
1.3 国内外的研究进展
1.3.1 污染物去除效果
1.3.2 操作条件优化
1.3.3 膜污染的防治
1.3.4 模型研究
1.4 国内外的应用现状
1.4.1 国外的应用现状
1.4.2 国内的应用现状
1.5 研究与应用前景
1.5.1 研究重点
1.5.2 应用领域
1.6 研究目的与研究内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
2 膜生物反应器系统构建及除污特性研究
2.1 引言
2.2 试验装置与试验方法
2.2.1 试验装置
2.2.2 试验水质
2.2.3 试验方法及运行条件
2.2.4 测定项目及分析方法
2.3 污染物去除效果
2.3.1 有机物的去除
2.3.2 氮的去除
2.3.3 磷的去除
2.3.4 悬浮物及浊度的去除
2.4 系统的长期运行稳定性
2.4.1 间歇操作下跨膜压差的变化
2.4.2 长期运行跨膜压差的变化
2.4.3 在线药洗对微生物活性的影响
2.5 本章小结
3 膜生物反应器中试系统的性能优化
3.1 引言
3.2 出水水质BP神经网络预测模型
3.2.1 人工神经网络简介及BP算法
3.2.2 模型参数及网络拓扑结构
3.2.3 神经网络结构及参数设定
3.2.4 结果与分析
3.3 遗传算法对系统操作参数的优化
3.3.1 操作条件优化的基本思想
3.3.2 遗传算法概述
3.3.3 神经网络建模
3.3.4 遗传算法优化模型的求解步骤
3.3.5 遗传算法寻优结果及分析
3.4 本章小结
4 膜生物反应器脱氮性能的试验研究
4.1 引言
4.2 生物脱氮理论与技术
4.2.1 传统生物脱氮机理
4.2.2 生物脱氮其它理论
4.2.3 基于传统脱氮机理的MBR脱氮工艺
4.2.4 其它形式的MBR脱氮工艺
4.3 试验设计
4.3.1 试验装置
4.3.2 试验水质
4.3.3 分析项目
4.4 系统去除有机物和氮的效果
4.4.1 运行条件
4.4.2 有机物的去除效果
4.4.3 氮的去除效果
4.5 脱氮机理分析
4.5.1 系统微观环境分析
4.5.2 系统宏观环境分析
4.5.3 脱氮流程分析
4.6 同步硝化反硝化影响因素分析
4.6.1 C/N对SND的影响
4.6.2 曝气强度对SND的影响
4.6.3 HRT对SND的影响
4.7 系统运行稳定性分析
4.7.1 系统的运行稳定性
4.7.2 投加悬浮填料对系统性能的影响
4.8 本章小结
5 膜生物反应器水力学特性及溶解氧分布的模拟
5.1 引言
5.2 S-P水质模型
5.2.1 模型简介
5.2.2 一维稳态S-P模型
5.3 活性污泥ASM1模型
5.3.1 水质组分
5.3.2 生物反应过程
5.3.3 计量系数
5.3.4 生物反应速率
5.4 DO分布模型的确定
5.4.1 模型的建立
5.4.2 循环流速的确定
5.4.3 参数的确定
5.5 DO的模拟及验证
5.5.1 DO分布模型的求解步骤
5.5.2 求解结果及验证
5.6 本章小结
6 结论及建议
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 建议
致谢
参考文献
附录:攻读博士期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]气升一体式膜生物反应器同步硝化反硝化研究[J]. 李辰,何文杰,黄廷林,杨勇. 天津工业大学学报. 2009(05)
[2]膜生物反应器简化模型的数值模拟及非线性动力学参数分析[J]. 葛根,王洪礼,张海丰,孙宝盛. 环境工程. 2009(01)
[3]活性污泥系统中自养菌浓度及生长动力学参数测定[J]. 唐书娟,吴志超,周振,马菲菲. 环境工程学报. 2009(02)
[4]生物铁法-膜生物反应器中膜过滤特性的研究[J]. 冀世锋,奚旦立. 膜科学与技术. 2008(04)
[5]Effects of COD/N ratio and DO concentration on simultaneous nitrification and denitrification in an airlift internal circulation membrane bioreactor[J]. MENG Qingjuan~1 YANG Fenglin~(1,*) LIU Lifen~1 MENG Fangang~2 1.Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering,MOE,School of Environmental and Biological Science and Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China.2.Department of Chemical Engineering,Technical University of Berlin,Berlin 10623,Germany. Journal of Environmental Sciences. 2008(08)
[6]MBR处理垃圾渗滤液的短程硝化研究[J]. 侯占峰,刘琛,张红涛. 河南化工. 2008(07)
[7]膜生物反应器同步硝化反硝化系统的研究[J]. 陈英文,陈徉,沈树宝. 环境工程学报. 2008(07)
[8]间歇曝气MBR处理低碳高氮磷城市生活污水研究[J]. 李旭东,何小娟,邱江平. 环境科学. 2008(06)
[9]在线超声对膜生物反应器膜污染的控制[J]. 刘昕,陈福泰,黄霞,朱书全. 中国环境科学. 2008(06)
[10]一体式膜生物反应器的脱氮除磷效能研究[J]. 金建华,刘建广,孙书洪,楚广诣. 中国给水排水. 2008(11)
硕士论文
[1]一体式膜生物反应器处理城市污水的试验研究[D]. 李辰.西安建筑科技大学 2008
[2]膜生物反应器中同步硝化反硝化的研究[D]. 蒋胜韬.南昌大学 2006
本文编号：2955722
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 严重的水污染
1.1.2 污水处理工艺的发展趋势
1.2 膜生物反应器技术
1.2.1 膜生物反应器简介
1.2.2 膜生物反应器的构型
1.2.3 膜生物反应器的特点
1.3 国内外的研究进展
1.3.1 污染物去除效果
1.3.2 操作条件优化
1.3.3 膜污染的防治
1.3.4 模型研究
1.4 国内外的应用现状
1.4.1 国外的应用现状
1.4.2 国内的应用现状
1.5 研究与应用前景
1.5.1 研究重点
1.5.2 应用领域
1.6 研究目的与研究内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
2 膜生物反应器系统构建及除污特性研究
2.1 引言
2.2 试验装置与试验方法
2.2.1 试验装置
2.2.2 试验水质
2.2.3 试验方法及运行条件
2.2.4 测定项目及分析方法
2.3 污染物去除效果
2.3.1 有机物的去除
2.3.2 氮的去除
2.3.3 磷的去除
2.3.4 悬浮物及浊度的去除
2.4 系统的长期运行稳定性
2.4.1 间歇操作下跨膜压差的变化
2.4.2 长期运行跨膜压差的变化
2.4.3 在线药洗对微生物活性的影响
2.5 本章小结
3 膜生物反应器中试系统的性能优化
3.1 引言
3.2 出水水质BP神经网络预测模型
3.2.1 人工神经网络简介及BP算法
3.2.2 模型参数及网络拓扑结构
3.2.3 神经网络结构及参数设定
3.2.4 结果与分析
3.3 遗传算法对系统操作参数的优化
3.3.1 操作条件优化的基本思想
3.3.2 遗传算法概述
3.3.3 神经网络建模
3.3.4 遗传算法优化模型的求解步骤
3.3.5 遗传算法寻优结果及分析
3.4 本章小结
4 膜生物反应器脱氮性能的试验研究
4.1 引言
4.2 生物脱氮理论与技术
4.2.1 传统生物脱氮机理
4.2.2 生物脱氮其它理论
4.2.3 基于传统脱氮机理的MBR脱氮工艺
4.2.4 其它形式的MBR脱氮工艺
4.3 试验设计
4.3.1 试验装置
4.3.2 试验水质
4.3.3 分析项目
4.4 系统去除有机物和氮的效果
4.4.1 运行条件
4.4.2 有机物的去除效果
4.4.3 氮的去除效果
4.5 脱氮机理分析
4.5.1 系统微观环境分析
4.5.2 系统宏观环境分析
4.5.3 脱氮流程分析
4.6 同步硝化反硝化影响因素分析
4.6.1 C/N对SND的影响
4.6.2 曝气强度对SND的影响
4.6.3 HRT对SND的影响
4.7 系统运行稳定性分析
4.7.1 系统的运行稳定性
4.7.2 投加悬浮填料对系统性能的影响
4.8 本章小结
5 膜生物反应器水力学特性及溶解氧分布的模拟
5.1 引言
5.2 S-P水质模型
5.2.1 模型简介
5.2.2 一维稳态S-P模型
5.3 活性污泥ASM1模型
5.3.1 水质组分
5.3.2 生物反应过程
5.3.3 计量系数
5.3.4 生物反应速率
5.4 DO分布模型的确定
5.4.1 模型的建立
5.4.2 循环流速的确定
5.4.3 参数的确定
5.5 DO的模拟及验证
5.5.1 DO分布模型的求解步骤
5.5.2 求解结果及验证
5.6 本章小结
6 结论及建议
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 建议
致谢
参考文献
附录:攻读博士期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]气升一体式膜生物反应器同步硝化反硝化研究[J]. 李辰,何文杰,黄廷林,杨勇. 天津工业大学学报. 2009(05)
[2]膜生物反应器简化模型的数值模拟及非线性动力学参数分析[J]. 葛根,王洪礼,张海丰,孙宝盛. 环境工程. 2009(01)
[3]活性污泥系统中自养菌浓度及生长动力学参数测定[J]. 唐书娟,吴志超,周振,马菲菲. 环境工程学报. 2009(02)
[4]生物铁法-膜生物反应器中膜过滤特性的研究[J]. 冀世锋,奚旦立. 膜科学与技术. 2008(04)
[5]Effects of COD/N ratio and DO concentration on simultaneous nitrification and denitrification in an airlift internal circulation membrane bioreactor[J]. MENG Qingjuan~1 YANG Fenglin~(1,*) LIU Lifen~1 MENG Fangang~2 1.Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering,MOE,School of Environmental and Biological Science and Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China.2.Department of Chemical Engineering,Technical University of Berlin,Berlin 10623,Germany. Journal of Environmental Sciences. 2008(08)
[6]MBR处理垃圾渗滤液的短程硝化研究[J]. 侯占峰,刘琛,张红涛. 河南化工. 2008(07)
[7]膜生物反应器同步硝化反硝化系统的研究[J]. 陈英文,陈徉,沈树宝. 环境工程学报. 2008(07)
[8]间歇曝气MBR处理低碳高氮磷城市生活污水研究[J]. 李旭东,何小娟,邱江平. 环境科学. 2008(06)
[9]在线超声对膜生物反应器膜污染的控制[J]. 刘昕,陈福泰,黄霞,朱书全. 中国环境科学. 2008(06)
[10]一体式膜生物反应器的脱氮除磷效能研究[J]. 金建华,刘建广,孙书洪,楚广诣. 中国给水排水. 2008(11)
硕士论文
[1]一体式膜生物反应器处理城市污水的试验研究[D]. 李辰.西安建筑科技大学 2008
[2]膜生物反应器中同步硝化反硝化的研究[D]. 蒋胜韬.南昌大学 2006
本文编号：2955722
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