膜—生物反应器及纳滤强化去除污水内分泌干扰物的研究
发布时间：2022-07-29 17:14
为了提高膜-生物反应器（MBR）出水安全性,发掘其在污水回用领域的潜力,本论文考察了MBR对污水中内分泌干扰物（EDCs）的去除效果,并使用纳滤膜过滤MBR出水,浓液回流至MBR,以强化对EDCs的去除;此外,为了实现纳滤系统的连续运行,本论文还研究了MBR出水对纳滤膜的污染机理与清洗过程,确定了连续运行的清洗方式。考察了MBR与传统活性污泥反应器（CASR）对2种典型EDCs——双酚A（BPA）和短链壬基酚聚氧乙烯醚（NPnEO,n=1~4）的去除效果。发现在相同污泥负荷下,MBR对BPA与NPnEO的去除效果均略好于CASR,但MBR可以承受更高的容积负荷。通过对两种EDCs迁移行为的研究,发现在MBR与CASR中,生物降解均是去除EDCs的主要途径,而污泥吸附对去除的贡献均较小。此外,运行过程中MBR系统排放的EDCs远少于CASR,表明其整体安全性更高。在相同运行条件下,考察了纳滤强化的MBR系统与对照MBR系统对5种EDCs的去除效果。发现纳滤截留均可强化对5种EDCs的去除,但对于不同目标物而言,纳滤截留的贡献不同。纳滤截留可以显著降低MBR出水的雌激素活性。研究还发现,设...
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 污水回用的意义和面临的问题
1.2 内分泌干扰物的存在、来源和危害
1.2.1 内分泌干扰物在污水中的浓度
1.2.2 内分泌干扰物的来源
1.2.3 内分泌干扰物的危害
1.3 膜-生物反应器处理内分泌干扰物的研究现状
1.3.1 膜-生物反应器在污水回用领域的应用前景
1.3.2 膜-生物反应器处理内分泌干扰物的潜力
1.3.3 膜-生物反应器处理内分泌干扰物的研究现状
1.4 纳滤膜特性及其处理内分泌干扰物的研究现状
1.4.1 纳滤膜的截留特性
1.4.2 纳滤膜截留内分泌干扰物的研究进展
1.4.3 纳滤膜与活性污泥法结合的研究进展
1.5 目标物质的选择
1.6 研究目的和研究内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
1.6.3 技术路线
第2章 膜-生物反应器对两种内分泌干扰物的去除特性
2.1 试验装置与试验方法
2.1.1 试验装置
2.1.2 反应器运行参数
2.1.3 双酚A-污泥吸附等温线测定方法
2.1.4 污泥活性测定方法
2.1.5 EDCs 样品前处理与分析方法
2.2 膜-生物反应器对双酚A 的去除效果
2.2.1 双酚A-污泥负荷对去除效果的影响
2.2.2 双酚A-容积负荷对去除效果的影响
2.2.3 对常规污染物的去除效果
2.3 双酚A 在膜-生物反应器中的迁移行为
2.3.1 活性污泥对双酚A 的吸附
2.3.2 活性污泥吸附对去除双酚A 的贡献
2.3.3 反应器壁及部件对双酚A 的吸附
2.3.4 反应器壁及部件吸附对去除双酚A 的贡献
2.3.5 污泥活性的变化
2.3.6 双酚A 的生物降解产物
2.3.7 双酚A 的物料平衡
2.4 膜-生物反应器对壬基酚聚氧乙烯醚的去除效果
2.4.1 壬基酚聚氧乙烯醚-污泥负荷对去除效果的影响
2.4.2 壬基酚聚氧乙烯醚-容积负荷对去除效果的影响
2.4.3 对常规污染物的去除效果
2.5 壬基酚聚氧乙烯醚在膜-生物反应器中的迁移行为
2.5.1 混合液中壬基酚聚氧乙烯醚浓度的变化
2.5.2 活性污泥对壬基酚聚氧乙烯醚的吸附
2.5.3 活性污泥吸附对去除壬基酚聚氧乙烯醚的贡献
2.5.4 反应器壁及部件对壬基酚聚氧乙烯醚的吸附
2.5.5 反应器壁及部件吸附对去除壬基酚聚氧乙烯醚的贡献
2.5.6 壬基酚聚氧乙烯醚的物料衡算
2.6 微滤膜对去除壬基酚聚氧乙烯醚的贡献
2.7 小结
第3章 纳滤膜对MBR 出水的过滤特性与膜污染清洗特性
3.1 试验装置与试验方法
3.1.1 试验装置
3.1.2 膜-生物反应器出水SDI 值
3.1.3 纳滤膜基本信息
3.1.4 基本试验方法
3.1.5 清洗剂选择试验
3.1.6 清洗方式的确定试验
3.1.7 纳滤膜污染与清洗过程分析试验
3.2 三种纳滤膜的清水通量、截留性能及污染清洗
3.2.1 清水通量
3.2.2 截留性能
3.2.3 污染清洗
3.2.4 纳滤膜的选择
3.3 纳滤膜清洗剂的选择
3.3.1 清洗剂对纳滤膜透水性能的恢复能力
3.3.2 清洗剂对纳滤膜截留性能的影响
3.3.3 清洗剂的选择
3.4 纳滤膜清洗方式的确定
3.4.1 在线碱洗对纳滤膜透水性能的维持作用
3.4.2 在线碱洗对纳滤膜截留性能的影响
3.4.3 在线碱洗中料液与清洗剂pH 值的变化
3.4.4 纳滤膜清洗的辅助方法
3.4.5 清洗方式的确定
3.5 纳滤膜污染与清洗过程分析
3.5.1 膜-生物反应器出水对纳滤膜的污染
3.5.2 纳滤系统料液与透过液水质
3.5.3 纳滤膜表面污染物组成分析
3.5.4 清洗过程中纳滤膜表面污染物的变化
3.5.5 清洗过程中纳滤膜表面形态的变化
3.5.6 清洗过程中纳滤膜表面亲疏水性的变化
3.5.7 纳滤膜污染与清洗过程
3.6 小结
第4章 纳滤强化膜-生物反应器去除内分泌干扰物的特性
4.1 试验装置与试验方法
4.1.1 试验装置
4.1.2 系统连续运行参数
4.1.3 检测与分析方法
4.2 MBR+NF 系统与对照MBR 系统的运行状况监测
4.2.1 系统流量与水力停留时间
4.2.2 过渡槽水温
4.2.3 曝气量
4.2.4 溶解氧浓度
4.2.5 混合液悬浮固体浓度
4.3 MBR+NF 系统对BPA 和NPnEO 去除效果的强化
4.3.1 水相浓度的变化
4.3.2 泥相浓度的变化
4.4 MBR+NF 系统对雌激素类EDCs 去除效果的强化
4.4.1 GC-MS 标准曲线
4.4.2 17β-雌二醇去除效果
4.4.3 雌三醇去除效果
4.4.4 17α-乙炔雌二醇去除效果
4.5 纳滤膜对EDCs 的截留效果
4.6 两系统对EDCs 去除效果的对比
4.7 两系统中雌激素活性的沿程变化
4.8 常规污染物的去除效果
4.8.1 COD 去除效果
4.8.2 氮素去除效果
4.8.3 磷素去除效果
4.8.4 无机离子浓度的变化
4.8.5 pH 值的变化
4.8.6 纳滤膜的截留效果
4.8.7 两系统对常规污染物去除效果的对比
4.9 污染物在MBR+NF 系统中的迁移行为
4.9.1 不同反应池对目标EDCs 去除的贡献
4.9.2 微滤膜对目标EDCs 去除的贡献
4.9.3 其他作用对目标EDCs 去除的贡献
4.9.4 不同反应池对常规污染物去除的贡献
4.9.5 微滤膜对常规污染物去除的贡献
4.10 小结
第5章 纳滤截留对膜-生物反应器混合液性质的影响
5.1 试验装置与试验方法
5.1.1 试验装置与运行参数
5.1.2 取样方法
5.1.3 检测与分析方法
5.2 微滤膜跨膜压差的变化
5.3 膜-生物反应器混合液粘度的变化
5.4 膜-生物反应器上清液有机物浓度的变化
5.5 膜-生物反应器中活性污泥性状的变化
5.6 膜-生物反应器中微生物群落的对比
5.6.1 物种丰度
5.6.2 多样性评价
5.7 小结
第6章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of an analytical method to determine phenolic endocrine disrupting chemicals in sewage and sludge by GC/MS[J]. SHEN Gang, YU Gang, CAI Zhenxiao ＆ ZHANG Zulin Department of Environmental Science and Engineering, POPs Research Centre, Tsinghua University, Beijing 100084, China. Chinese Science Bulletin. 2005(23)
[2]纳滤过程的污染问题及纳滤膜性能的影响因素[J]. 朱安娜,祝万鹏,张玉春. 膜科学与技术. 2003(01)
[3]膜生物反应器废水处理工艺的研究进展[J]. 黄霞,桂萍,范晓军,汪诚文,钱易. 环境科学研究. 1998(01)
[4]膜生物反应器中膜的最佳反冲洗周期[J]. 樊耀波,王菊思,姜兆春. 环境科学学报. 1997(04)
[5]膜-好氧生物反应器处理生活污水的试验研究[J]. 汪诚文,钱易,刘锐. 给水排水. 1996(12)
本文编号：3666853
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 污水回用的意义和面临的问题
1.2 内分泌干扰物的存在、来源和危害
1.2.1 内分泌干扰物在污水中的浓度
1.2.2 内分泌干扰物的来源
1.2.3 内分泌干扰物的危害
1.3 膜-生物反应器处理内分泌干扰物的研究现状
1.3.1 膜-生物反应器在污水回用领域的应用前景
1.3.2 膜-生物反应器处理内分泌干扰物的潜力
1.3.3 膜-生物反应器处理内分泌干扰物的研究现状
1.4 纳滤膜特性及其处理内分泌干扰物的研究现状
1.4.1 纳滤膜的截留特性
1.4.2 纳滤膜截留内分泌干扰物的研究进展
1.4.3 纳滤膜与活性污泥法结合的研究进展
1.5 目标物质的选择
1.6 研究目的和研究内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
1.6.3 技术路线
第2章 膜-生物反应器对两种内分泌干扰物的去除特性
2.1 试验装置与试验方法
2.1.1 试验装置
2.1.2 反应器运行参数
2.1.3 双酚A-污泥吸附等温线测定方法
2.1.4 污泥活性测定方法
2.1.5 EDCs 样品前处理与分析方法
2.2 膜-生物反应器对双酚A 的去除效果
2.2.1 双酚A-污泥负荷对去除效果的影响
2.2.2 双酚A-容积负荷对去除效果的影响
2.2.3 对常规污染物的去除效果
2.3 双酚A 在膜-生物反应器中的迁移行为
2.3.1 活性污泥对双酚A 的吸附
2.3.2 活性污泥吸附对去除双酚A 的贡献
2.3.3 反应器壁及部件对双酚A 的吸附
2.3.4 反应器壁及部件吸附对去除双酚A 的贡献
2.3.5 污泥活性的变化
2.3.6 双酚A 的生物降解产物
2.3.7 双酚A 的物料平衡
2.4 膜-生物反应器对壬基酚聚氧乙烯醚的去除效果
2.4.1 壬基酚聚氧乙烯醚-污泥负荷对去除效果的影响
2.4.2 壬基酚聚氧乙烯醚-容积负荷对去除效果的影响
2.4.3 对常规污染物的去除效果
2.5 壬基酚聚氧乙烯醚在膜-生物反应器中的迁移行为
2.5.1 混合液中壬基酚聚氧乙烯醚浓度的变化
2.5.2 活性污泥对壬基酚聚氧乙烯醚的吸附
2.5.3 活性污泥吸附对去除壬基酚聚氧乙烯醚的贡献
2.5.4 反应器壁及部件对壬基酚聚氧乙烯醚的吸附
2.5.5 反应器壁及部件吸附对去除壬基酚聚氧乙烯醚的贡献
2.5.6 壬基酚聚氧乙烯醚的物料衡算
2.6 微滤膜对去除壬基酚聚氧乙烯醚的贡献
2.7 小结
第3章 纳滤膜对MBR 出水的过滤特性与膜污染清洗特性
3.1 试验装置与试验方法
3.1.1 试验装置
3.1.2 膜-生物反应器出水SDI 值
3.1.3 纳滤膜基本信息
3.1.4 基本试验方法
3.1.5 清洗剂选择试验
3.1.6 清洗方式的确定试验
3.1.7 纳滤膜污染与清洗过程分析试验
3.2 三种纳滤膜的清水通量、截留性能及污染清洗
3.2.1 清水通量
3.2.2 截留性能
3.2.3 污染清洗
3.2.4 纳滤膜的选择
3.3 纳滤膜清洗剂的选择
3.3.1 清洗剂对纳滤膜透水性能的恢复能力
3.3.2 清洗剂对纳滤膜截留性能的影响
3.3.3 清洗剂的选择
3.4 纳滤膜清洗方式的确定
3.4.1 在线碱洗对纳滤膜透水性能的维持作用
3.4.2 在线碱洗对纳滤膜截留性能的影响
3.4.3 在线碱洗中料液与清洗剂pH 值的变化
3.4.4 纳滤膜清洗的辅助方法
3.4.5 清洗方式的确定
3.5 纳滤膜污染与清洗过程分析
3.5.1 膜-生物反应器出水对纳滤膜的污染
3.5.2 纳滤系统料液与透过液水质
3.5.3 纳滤膜表面污染物组成分析
3.5.4 清洗过程中纳滤膜表面污染物的变化
3.5.5 清洗过程中纳滤膜表面形态的变化
3.5.6 清洗过程中纳滤膜表面亲疏水性的变化
3.5.7 纳滤膜污染与清洗过程
3.6 小结
第4章 纳滤强化膜-生物反应器去除内分泌干扰物的特性
4.1 试验装置与试验方法
4.1.1 试验装置
4.1.2 系统连续运行参数
4.1.3 检测与分析方法
4.2 MBR+NF 系统与对照MBR 系统的运行状况监测
4.2.1 系统流量与水力停留时间
4.2.2 过渡槽水温
4.2.3 曝气量
4.2.4 溶解氧浓度
4.2.5 混合液悬浮固体浓度
4.3 MBR+NF 系统对BPA 和NPnEO 去除效果的强化
4.3.1 水相浓度的变化
4.3.2 泥相浓度的变化
4.4 MBR+NF 系统对雌激素类EDCs 去除效果的强化
4.4.1 GC-MS 标准曲线
4.4.2 17β-雌二醇去除效果
4.4.3 雌三醇去除效果
4.4.4 17α-乙炔雌二醇去除效果
4.5 纳滤膜对EDCs 的截留效果
4.6 两系统对EDCs 去除效果的对比
4.7 两系统中雌激素活性的沿程变化
4.8 常规污染物的去除效果
4.8.1 COD 去除效果
4.8.2 氮素去除效果
4.8.3 磷素去除效果
4.8.4 无机离子浓度的变化
4.8.5 pH 值的变化
4.8.6 纳滤膜的截留效果
4.8.7 两系统对常规污染物去除效果的对比
4.9 污染物在MBR+NF 系统中的迁移行为
4.9.1 不同反应池对目标EDCs 去除的贡献
4.9.2 微滤膜对目标EDCs 去除的贡献
4.9.3 其他作用对目标EDCs 去除的贡献
4.9.4 不同反应池对常规污染物去除的贡献
4.9.5 微滤膜对常规污染物去除的贡献
4.10 小结
第5章 纳滤截留对膜-生物反应器混合液性质的影响
5.1 试验装置与试验方法
5.1.1 试验装置与运行参数
5.1.2 取样方法
5.1.3 检测与分析方法
5.2 微滤膜跨膜压差的变化
5.3 膜-生物反应器混合液粘度的变化
5.4 膜-生物反应器上清液有机物浓度的变化
5.5 膜-生物反应器中活性污泥性状的变化
5.6 膜-生物反应器中微生物群落的对比
5.6.1 物种丰度
5.6.2 多样性评价
5.7 小结
第6章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of an analytical method to determine phenolic endocrine disrupting chemicals in sewage and sludge by GC/MS[J]. SHEN Gang, YU Gang, CAI Zhenxiao ＆ ZHANG Zulin Department of Environmental Science and Engineering, POPs Research Centre, Tsinghua University, Beijing 100084, China. Chinese Science Bulletin. 2005(23)
[2]纳滤过程的污染问题及纳滤膜性能的影响因素[J]. 朱安娜,祝万鹏,张玉春. 膜科学与技术. 2003(01)
[3]膜生物反应器废水处理工艺的研究进展[J]. 黄霞,桂萍,范晓军,汪诚文,钱易. 环境科学研究. 1998(01)
[4]膜生物反应器中膜的最佳反冲洗周期[J]. 樊耀波,王菊思,姜兆春. 环境科学学报. 1997(04)
[5]膜-好氧生物反应器处理生活污水的试验研究[J]. 汪诚文,钱易,刘锐. 给水排水. 1996(12)
本文编号：3666853
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