MBBR填料表面亲水性改性及对污水厂尾水深度脱氮的影响研究

发布时间：2017-09-20 18:42

  本文关键词：MBBR填料表面亲水性改性及对污水厂尾水深度脱氮的影响研究

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【摘要】：城市污水厂尾水回用作为高品质再生水或水源地补充水时的最大限制因素是其TN浓度较高,并且NO3--N占比80%以上,因此如何削减TN中的NO3--N成为脱氮亟待解决的问题。在长期调研污水厂尾水水质的基础上,利用移动床生物膜反应器(MBBR)对城市污水厂尾水进行反硝化深度脱氮,MBBR中填料种类是影响MBBR效能的关键因素之一,常见的MBBR填料有聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等;这些高分子材料的亲水性和生物亲和性能够影响MBBR填料的生物挂膜、生物量和生物活性,从而影响MBBR对污水的处理效能。因此近年来有关MBBR填料改性的研究成为热点。本文选用MBBR常用的普通聚乙烯填料为对象,对其表面进行液相氧化、液相氧化-水浴-丙烯酸、液相氧化-超声-丙烯酸三种亲水性改性方式来研究未改性及改性后的聚乙烯填料对反硝化深度脱氮效能的影响。结果表明:(1)通过对聚乙烯填料进行液相氧化、液相氧化-水浴-丙烯酸、液相氧化-超声-丙烯酸三种方式的改性,改性后聚乙烯填料的静态接触角分别降低了26.6%、79.3%和77.2%,SEM观察表面依次出现长腐蚀坑、凹凸不平、表面不平整以及表面覆盖形状不同的堆积物;通过XPS及FTIR分析,经液相氧化改性后的聚乙烯填料表面C-O含氧极性基团含量增加,经液相氧化-水浴-丙烯酸、液相氧化-超声-丙烯酸改性C=O、-C-O-O及-O-C=O引入了含氧极性基团,经液相氧化、液相氧化-水浴-丙烯酸、液相氧化-超声-丙烯酸三种方式改性,O/C较未改性的聚乙烯填料上升了约11.5%、15.1%、30.1%。(2)在HRT为6小时、填充率为30%、C/N比为4.2~6.2、搅拌速率为80r/min、温度为25±1℃条件下,将经过液相氧化、液相氧化-水浴-丙烯酸、液相氧化-超声-丙烯酸三种方式改性后的聚乙烯填料放入MBBR反应器与未改性聚乙烯MBBR反应器对比试验启动期和达到稳定期的时间均明显缩短,启动期(分别为16d、10d和10d)与改性前相比缩短了2d、8d和8d。试验稳定期,比较3种改性填料与未改性填料对COD、NO3--N、TN、有机物的去除效能和填料表面生物量,液相氧化-超声-丙烯酸改性后的聚乙烯填料较好,其NO3--N、TN及COD去除率分别为98.1%、77.4%和68.3%,生物量为56.14mg/g填料;综合考虑液相氧化-超声-丙烯酸改性后的聚乙烯填料最优。
【关键词】：表面亲水性改性 填料 MBBR 反硝化
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 研究背景10
• 1.2 MBBR脱氮技术及反硝化应用10-13
• 1.2.1 MBBR填料的作用及类型12-13
• 1.2.2 MBBR填料目前研究中存在的主要问题13
• 1.3 填料改性方向的研究进展13-16
• 1.3.1 填料表面改性方法15-16
• 1.4 超声波的特点、作用机理以及在材料改性方面的应用16-18
• 1.4.1 超声波的特点及作用机理16-17
• 1.4.2 超声波在材料改性方面的应用17-18
• 1.5 三维荧光法测定有机物应用现状18-19
• 1.6 研究的目的及主要内容19-21
• 1.6.1 研究目的19
• 1.6.2 研究内容19-21
• 第二章 材料与方法21-28
• 2.1 试验材料21-23
• 2.1.1 试验填料21
• 2.1.2 填料改性方法21-22
• 2.1.3 填料表面性质测试22-23
• 2.2 试验仪器设备23
• 2.3 MBBR试验装置23-24
• 2.4 试验设计和运行条件24-25
• 2.5 MBBR污泥接种和进水水质25
• 2.6 监测指标、分析方法及仪器25-27
• 2.6.1 水质指标分析25-26
• 2.6.2 三位荧光分析26-27
• 2.6.3 生物量测定27
• 2.7 数据分析27-28
• 第三章 MBBR填料表面亲水性改性研究28-40
• 3.1 填料表面液相氧化改性优化28-29
• 3.2 液相氧化-水浴-丙烯酸接枝改性优化29-30
• 3.3 液相氧化-超声-丙烯酸接枝接枝改性优化30
• 3.4 改性对静态接触角的影响30-32
• 3.5 改性对填料表面形态的影响32-34
• 3.6 不同改性条件下填料表面光电子能谱（XPS）分析34-38
• 3.6.1 C谱分析35-37
• 3.6.2 O谱分析37-38
• 3.7 本章小结38-40
• 第四章 填料表面亲水改性对MBBR挂膜启动及污水厂尾水深度脱氮效能的影响40-55
• 4.1 NO_3~--N去除效能的影响40-43
• 4.2 NH_4~+-N的去除率43-44
• 4.3 TN去除效能的影响44-46
• 4.4 COD的去除效率46-48
• 4.5 有机物DOM去除效能的影响48-53
• 4.6 生物量分析53-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 结论与建议55-57
• 5.1 主要创新点55-56
• 5.2 问题与建议56-57
• 参考文献57-60
• 在学期间的研究成果60-61
• 致谢61

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本文编号：889768