序批式斜板动态膜生物反应器（SIDMBR）处理乳化石油污水的室内试验研究

【摘要】膜生物反应器是最近发展起来的一种将膜分离技术与传统生物处理技术相结合的较新型的污水处理技术,其具有工艺流程简单、处理效果好、占地面积小和剩余污泥量少等优点,该技术经过近几十年的发展,其应用领域不断扩大,逐渐引起了人们的广泛关注并得到了普遍认可但是,膜组件本身的高造价和易污染等一系列问题逐渐成为制约其大范围推广应用的主要因素,这也直接导致膜生物反应器当前处于一种高性能高造价的局面之中。本文以乳化石油污水为处理对象,通过室内试验,对序批式斜板动态膜生物反应器(SequencingInclinedDynamicMembraneBiologicalReactor,SIDMBR)处理该废水的效果进行了深入研究,并在一定范围内确定了该反应器运行的最佳工艺条件和稳定运行阶段对乳化石油污水的处理效果,以及投加粉煤灰对反应器处理乳化石油污水的可行性和运行效果的影响。本研究首先通过膜组件对比筛选试验选择了以价格低廉的不锈钢丝网代替传统昂贵的膜组件来构建SIDMBR装置,其除保留了传统膜生物反应器的所有优点外,其余性能亦保持完好甚至更优。然后通过研究膜污染机理验证了所选膜组件的优良性能,进而在一定程度上有效地解决了限制膜技术发展与应用过程中所面临的膜材料价格昂贵和膜易污染的问题。从而为该工艺在小规模工业污水实地处理中的进一步推广应用提供了一定的科学参考依据,因此,本研究对于生物膜工艺的进一步推广和应用都具有比较重要的理论和现实意义。试验结果表明：不锈钢丝网的实用性能大大优于尼龙筛网和工业滤布,故本试验选用的不锈钢丝网组成膜组件(140目)。反应器在水力停留时间(Hydraulicretentiontime,HRT)24h(其中厌氧4h,好氧20h)进水油浓度150mg/L,溶解氧(DissolvedOxygen,DO)浓度3mg/L的条件下对乳化石油污水中COD、氨氮和总油的去除效果均良好,其去除率分别达到94.4%、93.7%和99.2%,出水水质完全符合《污水综合排放标准》GB8978-1996一级标准对出水COD、氨氮和总油的要求,并依此确定上述条件为本试验的最佳工艺条件。此外反应器在上述条件下稳定运行时对这些污染物均具有很好的去除效果(对COD、氨氮和总油的平均去除率分别为93.9%、93.5%和99.0%)。粉煤灰对乳化石油污水的吸附特性和投加量的试验研究表明：粉煤灰对乳化石油污水中总油和COD的吸附效果均具有较好,其对两者的吸附速率分别为0.39和4.00mg/L·min；但是,反应器对氨氮的吸附为负吸附,其吸附速率为-0.13mg/L·min；三类污染物的吸附平衡时间均为40min。其中总油的吸附等温线基本符合吸附等温线S型；COD的吸附等温线不规则,而氨氮的整个吸附等温线均位于横轴的下方。随乳化石油污水水量的增加,投加一定量的粉煤灰对总油和COD的吸附量均在增加,最大吸附量分别为1.44和11.4mg/g,而对氨氮的吸附量较小,甚至出现负吸附。在粉煤灰的投加量在0～2.4mg/L范围内时,其最佳投加量为1.6g/L,此时试验装置总油和COD的去除率达到最高(分别为97.8%和94.6%),两者在出水中总油和COD浓度分别为3.3和40mg/L,对氨氮的去除率为84.6%,其在出水中的浓度为11.2mg/L同时,针对粉煤灰投加对膜成分和膜结构的影响,本试验也进行了较深入研究,其中对膜成分的影响试验表明：不同粉煤灰投加量下的反应器中胞外聚合物(EPS)、固着态胞外多聚物(TB)和溶解态胞外多聚物(LB)比未投加时都有了一定量的下降,而对膜结构的影响试验表明：在投加量为0～1.6g/L时,膜通量随投加量的增加而上升,投加量为1.6-2.4g/L时,则出现相反情况,此外,上述试验中总滤饼层的生物膜量均随着粉煤灰投加量的增加而减小,凝胶层的生物膜量在粉煤灰投加量<1.6g/L范围内时随着投加量的增加而减小；其在粉煤灰投加量>1.6g/L范围内时随着投加量的增加而增加。动态膜附着的颗粒粒径随着粉煤灰投加量的增加而增大,当粉煤灰投加量为2.4g/L时,动态膜的表面结构有些类似凝胶状,颗粒之间相互胶连。但其中TB.EPS各组分含量和比值随着粉煤灰投加量的增加而先减少后增加,在投加量为1.6g/L时达到最低值。各个粉煤灰投加量下动态膜红外图谱的特征峰大致相同,但在吸收强度上却有略微的差异。
【作者】苏思；
【导师】韩志勇；
【作者基本信息】兰州理工大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】序批式斜板动态膜生物反应器；乳化石油污水；粉煤灰；膜通量；膜污染；

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