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污泥性质对自生动态膜形成与污染的影响研究

作　者: 韩雪利
导　师: 张建；梁爽
学　校: 山东大学
专　业: 环境工程
关键词: 自生动态膜生物反应器污泥性质形成与污染统计分析
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

自生动态膜生物反应器(Self-forming dynamic membrane bioreactor, SFDMBR)利用过滤初期在廉价微网基材上自然吸附/沉积形成自生动态膜(SFDM)取得与微滤膜近似的泥水分离效果,构成新型低成本膜生物反应器,具有广阔的应用前景。SFDM的形成和污染是制约SFDMBR运行成本和能耗的重要参数。作为SFDM的主要构成成分,活性污泥性质的变化会对SFDM的形成和污染产生重要影响。本文选取了20种不同性质的活性污泥,在两台平行运行的反应器中开展批式过滤实验,考察了12种污泥性质对SFDM的形成时间(Tf)、过滤阻力(Rsm)及其污染倾向(kR)的影响。所研究的污泥性质包括：胞外聚合物(Extracellular polymeric substance, EPS)及构成EPS的蛋白质(Protein, EPSp)和多糖(Polysaccharide, EPSC)的含量及二者的比值(EPSp/EPSc)、污泥的颗粒粒径分布(Particle size distribution, PSD)、相对疏水性(Relative hydrophobic, RH)、溶解性微生物产物(soluble microbial products, SMP)、比好氧速率(Specific oxygen uptake rate, SOUR)、污泥粘度(Viscosity)、污泥毛细吸收时间(Capillary suction time)、污泥沉积指数(SVI)及污泥表面电荷(Zeta potential)。利用SPSS对实验结果进行统计分析。研究结果表明：污泥的EPS浓度与污泥的SOUR显著负相关(rp=-0.751),与viscosity正相关(rp=0.560),这两个性质主要受污泥的EPS。浓度的影响(rp=-0.709；0.684),EPS的浓度还与Zeta potential负相关(rp=-0.520),与SVI显著正相关(rp=0.736),这两个性质主要受EPSp浓度的控制(rp=-0.767；0.672)。因此,在研究污泥性质对SFDM的形成与污染的影响时,将EPS浓度及其他与EPS无关的污泥性质作为独立因素进行分析。结果表明：污泥的PSD与Tf显著正相关(rp=-0.808),与Rsm显著负相关(rp=-0.690)。除PSD外,污泥的RH与Tf负相关(rp=-0.578),这表明,污泥颗粒愈大,疏水性越强,SFDM越易形成；且污泥的颗粒越大,SFDM的过滤阻力越小。污泥的EPS与kR呈正相关关系(rp=0.723),其中,污泥的EPSc浓度与kR正相关(rp=0.760),而EPSp与之无关。表明污泥的EPS浓度,具体为EPSc浓度增加,SFDM的污染程度加重。虽然污泥的EPSp浓度与kR无关,但是EPSp也是SFDM的污染物质之一。除此之外,污泥的viscosity与kR显著正相关(rp=0.801),SOUR与kR负相关(rp=-0.642),后者相关系数的绝对值略低于前者。由于这二者与污泥的EPS和EPS。浓度相关,且粘度与kR的相关系数最高,因此,污泥的粘度可以作为SFDM污染程度的指示参数。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第1章绪论  12-27
  1.1 引言  12-13
  1.2 MBR  13-18
    1.2.1 MBR的概念及特点  13-15
    1.2.2 MBR的研究及应用现状  15-18
  1.3 动态膜  18-22
    1.3.1 动态膜的分类及形成原理  18-20
    1.3.2 动态膜反应器的特点  20
    1.3.3 动态膜生物反应器的研究现状与应用前景  20-22
  1.4 影响自生动态膜的形成与污染的因素  22-23
  1.5 污泥性质  23-26
    1.5.1 污泥性质对MBR膜污染的影响  23-25
    1.5.2 自生动态膜的形成和污染  25-26
  1.6 研究目的和内容  26-27
第2章污泥性质之间的相关性  27-47
  2.1 材料和方法  27-34
    2.1.1 实验过程  27
    2.1.2 污泥胞外聚合物(EPS)的提取及含量测定  27-30
    2.1.3 污泥SMP含量的测定  30
    2.1.4 污泥PSD的测定  30
    2.1.5 污泥RH的测定  30-31
    2.1.6 污泥SOUR的测定  31
    2.1.7 污泥Zeta potential的测定  31
    2.1.8 污泥viscosity的测定  31-32
    2.1.9 污泥CST的测定  32
    2.1.10 污泥MLSS,MLVSS,SVI的测定  32-33
    2.1.11 SPSS相关性统计分析  33-34
  2.2 污泥化学成分对污泥性质的影响  34-46
  2.3 小结  46-47
第3章污泥性质对自生动态膜形成与污染的影响  47-62
  3.1 实验装置与实验方法  47-50
    3.1.1 实验装置  47-48
    3.1.2 SFDMBR的运行  48-49
    3.1.3 SFDM形成与污染过程的划分及特征  49-50
  3.2 污泥性质对SFDM形成的影响  50-56
    3.2.1 污泥性质对SFDM形成时间的影响  50-54
    3.2.2 污泥性质对SFDM过滤阻力的影响  54-56
  3.3 污泥性质对SFDM污染的影响  56-60
  3.4 SFDM的形成与污染机理  60-61
  3.5 小结  61-62
第4章自生动态膜反应器的运行及调试  62-64
  4.1 自生动态膜反应器的运行状况  62
  4.2 自生动态膜形成的控制措施  62-63
  4.3 自生动态膜污染的控制措施  63-64
第五章结论及建议  64-66
  5.1 结论  64-65
  5.2 建议  65-66
参考文献  66-74
致谢  74-75
攻读学位期间发表论文情况  75-76
学位论文评阅及答辩情况表  76

污泥性质对自生动态膜形成与污染的影响研究

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