SPG膜微气泡曝气—生物膜反应器系统及运行优化研究

【摘要】曝气是废水好氧生物处理工艺的基本过程，其中气泡曝气技术应用最为广泛。曝气的主要目的之一是为微生物去除污染物提供溶解氧，同时，曝气也是动力消耗的主要环节。微气泡有利于强化氧传质过程。一种采用SPG膜作为气-液分散介质的微气泡产生方法得到发展。采用SPG膜作为气-液分散介质产生微气泡，对生物膜反应器进行微气泡曝气，能够实现连续运行。本实验在清水条件下研究了不同特性SPG膜微气泡的产生条件及氧传质特性，并采用SPG膜微气泡曝气运行生物膜反应器，探讨反应器系统构成（SPG膜类型、填料类型、填充方式）及运行条件（曝气空气通量、进水负荷）的优化。结果表明，在20mL/min的空气流量条件下产生了稳定的微气泡，气-水混合物程乳白色，液相中的微气泡多且分布均匀。在20mL/min的空气通量条件下进行曝气，增加SPG膜表面湿润性或减少SPG膜孔径均有利于产生较小的微气泡，提高气-水混合物气含率，有利于氧传质。0.6μm亲水膜产生的微气泡直径最小，平均直径31μm，气含率为0.6%，氧传质系数最大，达到0.31min-1，氧传质效率最高，达到82.3%。此外，在相同运行条件下，减少表面湿润性或增加SPG膜孔径均会减少动力消耗。SPG膜微气泡曝气生物膜反应器能够长期连续稳定运行。系统构成优化结果表明，降低疏水性SPG膜孔径，采用多孔纤维填料，并采用较为疏松的床层填充方式时有利于污染物的去除。当膜孔径为0.6μm，采用多孔纤维填料，填床层孔隙率为81.34%时，COD及氨氮去除率最好能达到85.61%、82.63%，氧利用率可接近100%。同时，当采用立体空心填料时，COD去除率可达到91.94%，但其不利于反硝化作用，不利于总氮的去除。运行参数优化结果表明，适当提高曝气空气通量，提高进水负荷有利于污染物的去除。较优的曝气空气流量为50mL/min，COD、氨氮去除率分别为91.32%、93.56%。较优的COD处理负荷为0.9kg·(m3·d)-1，此时，COD、氨氮去除率分别为90.18%、36.08%，氧利用率接近100%。
【作者】张明；
【导师】杨景亮；赵庆军；
【作者基本信息】河北科技大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】微气泡曝气；SPG膜；生物膜反应器；系统优化；运行优化；

【参考文献】
[1]白雁,魏庆朝,邱青云.基于绿色交通的城市交通发展探讨[J].北京交通大学学报(社会科学版),2006,02:10-14.
[2]徐盛龙.基于DSP与ARM相结合的风机故障诊断及监测系统设计[D].中国矿业大学,电路与系统,2014,硕士.
[3]叶鑫宇.我国机关事业单位与企业养老保险“双轨制”及其改革研究[D].浙江财经学院,社会保障,2012,硕士.
[4]胡丽娜.时间：童话的“阿德涅彩线”——论童话的叙事结构[D].浙江师范大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[5]贺荣翠,胡心彬,周小平,黎军顽.脉冲电流处理对新型热作模具钢热疲劳裂纹扩展的影响[J].热加工工艺,2015,06:28-31.
[6]贾阳.新型负压吸引装置对静脉淤血皮瓣治疗的研究[D].河北医科大学,外科学,2014,硕士.
[7]孙晓晔.智能手机在博物馆导览工作中的应用与展望[D].吉林大学,考古学及博物馆学,2013,硕士.
[8]席培宇.甘草HMGR、SQS1和β-AS基因CNVs体系的构建[D].北京中医药大学,微生物与生化药学,2013,硕士.
[9]陈默.双包层掺镱光纤激光器及固体激光器弛豫振荡特性研究[D].清华大学,光学,2003,硕士.
[10]刘臻.鲫鱼遗传多样性的微卫星研究[D].湖南农业大学,水产养殖,2004,硕士.
[11]谢琤.江西电信电子商务发展研究[D].南昌大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[12]杜彬.新型移动业务网络多业务仿真平台的设计与实现[D].北京邮电大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[13]王亚梅.A律师事务所知识型员工激励因素分析与制度设计[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[14]罗锡林.复合材料桁架融合节点设计及其承载性能分析[D].哈尔滨工业大学,航天工程,2013,硕士.
[15]曾令英.云计算中MapReduce并行计算平台的研究[D].哈尔滨工业大学,计算机技术,2013,硕士.
[16]杨正.冠心病慢性心力衰竭中医证候与血浆GDF-15、TGF-β1水平的相关性研究[D].北京中医药大学,中医学,2013,硕士.
[17]潘波.土壤中克百威的动态变化及其对蚯蚓的毒性[D].海南大学,环境工程,2012,硕士.
[18]李建岗.老年人犯罪从宽处罚研究[D].西南政法大学,刑法学,2012,硕士.
[19]赵静博.多西环素对碱烧伤大鼠角膜炎症细胞浸润的抑制作用[D].广西医科大学,眼科学,2013,硕士.
[20]李识君.类固醇激素鼓室内给药治疗突发性聋的机制和疗效[D].兰州大学,耳鼻咽喉头颈外科学（专业学位）,2013,硕士.
[21]朱立文.企业资产重组的价值创造研究[D].海南大学,企业管理,2014,硕士.
[22]王长命.北魏以降河东盐池时空演变研究[D].复旦大学,历史自然地理,2011,博士.
[23]高振华.USB2.0 OTG PHY模拟电路的设计实现[D].复旦大学,集成电路工程,2012,硕士.
[24]王佳音.国际商事仲裁裁决执行中的国家豁免[D].郑州大学,国际法,2013,硕士.
[25]周娣.自愿性信息披露与企业价值相关性的实证研究[D].辽宁大学,会计学,2012,硕士.
[26]胡浩民.基于RBF神经网络并行学习模型的数据分类及预测研究[D].上海师范大学,2003.
[27]曹海江.环境犯罪严格责任的制度完善[D].宁波大学,刑法学（专业学位）,2012,硕士.
[28]唐春江.锁定解剖板联合自体髂骨植骨、同种异体骨治疗跟骨骨折的临床疗效分析[D].遵义医学院,骨外科学（专业学位）,2013,硕士.
[29]相里静.内蒙古产业结构调整与经济增长关系的实证分析[D].内蒙古财经大学,政治经济学,2012,硕士.
[30]赵新伟.跨步机构直流电机控制方法及控制系统的研究[D].河北科技大学,电机与电器,2013,硕士.
[31]厉志辉.电动汽车充电站对电网影响[D].山东大学,电机与电器,2013,硕士.
[32]毛志雄.浙江省海洋科技进步水平评价研究[D].浙江海洋学院,农村与区域发展（专业学位）,2014,硕士.
[33]吴常玉,王棣,王立歆,李守济.叠前预处理技术[J].石油地球物理勘探,2007,01:34-37+56+128+125.
[34]黄有福.基于智能移动终端的学习平台的设计与实现[D].华南理工大学,计算机技术,2012,硕士.
[35]廖磊琼.热力检查室内力计算方法研究[D].北京交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[36]陈科.未尽清算义务责任制度研究[D].暨南大学,法学,2013,硕士.
[37]胡溢武.公众参与视角下群体性事件的法律预防[D].安徽大学,法律,2014,硕士.
[38]代鹏程.P型窄带隙半导体纳米结构的构建、修饰及光电化学分析[D].山东大学,无机化学,2014,博士.
[39]周洋.合金表面不同硅烷膜的制备和耐蚀性能研究[D].合肥工业大学,应用化学,2013,硕士.
[40]赵菲.沈阳基于交通环境承载力的汽车保有量研究[D].辽宁大学,统计学,2012,硕士.
[41]王娟.基于木素磺酸盐的多功能水处理剂的合成及应用[D].浙江理工大学,材料加工工程,2014,硕士.
[42]谭勇.应用于风电场的STATCOM控制方法研究[D].湖南大学,电气工程,2012,硕士.
[43]谢艺.建国初期中国共产党民生建设研究[D].吉林大学,中共党史,2014,硕士.
[44]吴江.O型密封圈几何尺寸视觉测量系统的关键技术研究[D].重庆大学,机械电子工程,2014,硕士.
[45]孔欢欢.几类不连续微分算子的研究[D].内蒙古师范大学,计算数学,2012,硕士.
[46]李一雯.电极布置形式对电渗效果的试验研究[D].浙江大学,岩土工程,2013,硕士.
[47]曹楠.射流风机在地下车库防排烟系统中的应用研究[D].沈阳航空航天大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[48]张剑秋,张福炎.地震层位信息三维可视化[J].石油地球物理勘探,1998,01:119-124+138.
[49]樊晗璐.对转FABP基因小鼠脂肪沉积及生长发育指标的研究[D].天津农学院,预防兽医学,2014,硕士.
[50]郑秋枫.完善我国运动员技术等级制度的研究[D].北京体育大学,体育人文社会学,2013,硕士.