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两种类型反应器内好氧颗粒污泥性能研究

作　者: 周军
导　师: 杨凤林
学　校: 大连理工大学
专　业: 环境工程
关键词: SBAR 好氧颗粒污泥碳源啤酒废水膜污染 AGMBR
分类号: X703
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

针对工艺反应器类型入手，本研究分别在气升式内循环间歇反应器SBAR(Sequencing Batch Airlift Reactor)和好氧颗粒污泥膜生物反应器AGMBR (Aerobic Granule Membrane Bioreactor)两种体系内进行好氧颗粒污泥培养、形态、污水处理性能、稳定性以及膜污染问题的研究。研究内容主要包括：在SBAR反应器内，确定SBAR反应器好氧颗粒污泥培养的最佳条件。分别实验考察了基质碳源、有机负荷、沉降时间、水力停留时间、曝气强度等因素对好氧颗粒污泥形成、形态、性能以及稳定性的影响。研究表明，在SBAR反应器内，在沉降时间不高于5分钟、曝气强度介于0.15-0.24 m~3／h之间、水力停留时间不超过10h的情况下，有利于好氧颗粒污泥的形成。在不同的单一碳源条件下，培养的好氧颗粒污泥各具特点。1、蔗糖体系最适合好氧颗粒污泥的形成，这是因为该体系在运行初期出现了少量丝状菌，丝状菌的存在有利于细胞相互聚合、形成颗粒。但运行过程中，体系内丝状菌大量繁殖，影响了好氧颗粒污泥的稳定性。2、乙酸钠体系颗粒污泥与絮体的混合体，颗粒较小，稳定性较好，体系COD去除率较高，但TN去除率最低。3、以葡萄糖为碳源培养出的好氧颗粒污泥结构最稳定，颗粒表面光滑，以杆菌和球菌为主，COD、氨氮以及TN的去除率分别达到了85％、88％、80％以上。4、乙醇体系中污泥颗粒化进程时间较长，启动时间超过25天，且稳定性较差。在SBAR反应器内考察了好氧颗粒污泥对啤酒生产废水的处理效果。首先利用SBAR反应器进行好氧颗粒污泥的培养，当好氧颗粒污泥达到稳定后，在保持有机负荷不变的前提下，按比例逐步加入啤酒生产废水，最终达到啤酒废水完全取代模拟废水的目的。连续3个月的实验结果表明，好氧颗粒污泥对中低有机负荷的啤酒废水有良好的适应能力，处理后的出水中COD、BOD5、氨氮、TP、SS分别低于80、20、15、3、70mg/L。最后考察了好氧颗粒污泥对高浓度啤酒废水的耐受能力，在有机负荷介于8-16kgCOD／m~3·d的情况下，COD去除率始终高于90％，而当有机负荷超过18kgCOD／m~3·d后，COD去除率明显下降，出水SS增大。进行好氧颗粒污泥短期膜污染实验。在2个工艺参数相同的MBR(Membrane Bio-reactor)反应器内分别接种好氧颗粒污泥和活性污泥，通过膜的重力自流出水，进行好氧颗粒污泥体系和活性污泥体系对短期膜污染影响的对比实验。结果表明，好氧颗粒污泥可以有效地抑制膜污染，最终膜出水通量为活性污泥体系的2倍多。通过膜污染机理的分析和对实验数据的总结，发现好氧颗粒污泥体系造成的膜污染主要以膜孔堵塞为主。通过对膜表面滤饼层物质的红外光谱(FTIR)研究，证明膜污染的主要物质为蛋白质和多糖。尝试建立浸没式好氧颗粒污泥膜生物反应器AGSMBR(Aerobic Granule Submerged Membrane Bioreactor)和分体式好氧颗粒污泥膜生物反应器AGEMBR(Aerobic Granule Extemal Membrane Bioreactor)，考察体系的污水处理性能、膜污染情况以及好氧颗粒污泥的稳定性。结果表明，1、好氧颗粒污泥膜生物反应器具有良好的水处理性能，COD、氨氮、TN的去除率达到了96、90％、85％以上。2、浸没式膜生物反应器在加入膜组件后2天开始出现大面积颗粒解体现象，颗粒性能发生了较大的变化，运行6天后，反应器内好氧颗粒污泥几乎全部解体为絮体污泥，在运行过程中产生了较为严重的膜污染，TMP在2天内迅速达到80Kpa以上。3、分置式膜生物反应器中的颗粒污泥除了颗粒粒径略有增大外，其他性状变化不大，体系中的好氧颗粒污泥状态良好，对膜污染起到良好的减缓效果。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
引言  12-13
1 好氧颗粒污泥及其反应器的研究进展  13-46
  1.1 好氧颗粒污泥研究概况  13-16
    1.1.1 国外研究进展  13-15
    1.1.2 国内研究进展  15-16
  1.2 好氧颗粒污泥的特性  16-18
  1.3 好氧污泥颗粒化反应器类型  18-20
  1.4 好氧自身固定化现象产生的条件  20-21
  1.5 污泥好氧颗粒化的影响因素  21-27
    1.5.1 底物组成  21-22
    1.5.2 沉降时间、沉降速率  22-23
    1.5.3 水力停留时间  23
    1.5.4 水力剪切力  23-24
    1.5.5 接种污泥  24
    1.5.6 曝气状态下的营养物质缺乏阶段  24
    1.5.7 Ca~(2+)离子的影响  24
    1.5.8 DO、PH和温度  24-25
    1.5.9 胞外聚合物  25-26
    1.5.10 污泥龄  26
    1.5.11 进水水质  26-27
    1.5.12 温度  27
    1.5.13 有机负荷  27
  1.6 好氧颗粒污泥的应用研究  27-33
    1.6.1 高浓度有机废水处理  28
    1.6.2 同步硝化反硝化脱氮  28-29
    1.6.3 好氧颗粒污泥生物除磷  29-32
    1.6.4 好氧颗粒污泥吸收重金属  32
    1.6.5 处理工业废水  32-33
  1.7 膜生物反应器研究进展  33-43
    1.7.1 MBR的组成和特点  33-36
    1.7.2 MBR的研究概况及应用前景  36-38
    1.7.3 好氧颗粒污泥膜生物反应器研究进展  38-39
    1.7.4 膜污染  39-42
    1.7.5 膜污染数学模型  42-43
  1.8 好氧颗粒污泥的研究与应用的主要问题  43-44
  1.9 研究的目的、内容和意义  44-46
    1.9.1 研究目的和意义  44
    1.9.2 研究内容  44-46
2 实验装置与分析方法  46-54
  2.1 实验装置  46-48
    2.1.1 SBAR装置  46-47
    2.1.2 SBAR装置的优点  47-48
    2.1.3 膜生物反应器实验装置  48
    2.1.4 好氧颗粒污泥膜生物反应器  48
  2.2 分析方法  48-53
    2.2.1 常规分析项目  48-49
    2.2.2 周期实验  49
    2.2.3 颗粒污泥的粒径分布  49-50
    2.2.4 颗粒污泥的污泥形态观察  50
    2.2.5 MLSS和 MLVSS的测定  50
    2.2.6 胞外聚合物的提取与分析(EPS)  50-51
    2.2.7 好氧颗粒污泥湿密度的测定  51
    2.2.8 好氧颗粒污泥比重的测定  51-52
    2.2.9 颗粒污泥颗粒强度的测定  52
    2.2.10 好氧颗粒污泥比耗氧速率的测定  52
    2.2.11 污泥比硝化速率(SNR)  52
    2.2.12 好氧颗粒污泥沉降速率的测定  52-53
    2.2.13 膜污染物红外分析  53
    2.2.14 微生物镜检  53
    2.2.15 扫描电镜  53
  2.3 其它主要所用实验仪器  53-54
3 SBAR反应器内好氧颗粒污泥性能研究  54-70
  3.1 引言  54
  3.2 实验目的  54
  3.3 实验部分  54-56
    3.3.1 实验计划  54
    3.3.2 实验装置  54-55
    3.3.3 接种污泥与实验水质  55-56
  3.4 结果与讨论  56-68
    3.4.1 沉降时间对好氧颗粒污泥培养的影响  56-58
    3.4.2 水力停留时间对好氧颗粒污泥培养的影响  58-60
    3.4.3 碳源不同对好氧颗粒污泥培养、性能及稳定性的影响  60-68
  3.5 本章小结  68-70
4 SBAR反应器中利用好氧颗粒污泥处理啤酒废水的研究  70-86
  4.1 引言  70-72
    4.1.1 啤酒废水的产生与特点  70-71
    4.1.2 啤酒废水处理技术  71-72
  4.2 实验目的  72
  4.3 实验部分  72-75
    4.3.1 实验计划  72
    4.3.2 实验装置  72-73
    4.3.3 接种污泥和实验水质  73-75
  4.4 结果与讨论  75-84
    4.4.1 啤酒废水直接培养实验  75-76
    4.4.2 好氧颗粒污泥接种培养驯化实验  76-77
    4.4.3 有机物去除情况  77-79
    4.4.4 N、P的去除  79-80
    4.4.5 SS去除效果  80-81
    4.4.6 活性污泥与好氧颗粒污泥处理啤酒废水的对比研究  81-82
    4.4.7 好氧颗粒污泥的形态变化  82-83
    4.4.8 有机负荷极限实验  83-84
  4.5 本章小结  84-86
5 好氧颗粒污泥膜生物反应器(AGMBR)短期膜污染研究  86-96
  5.1 引言  86
  5.2 实验部分  86-89
    5.2.1 实验目的  86
    5.2.2 实验装置  86
    5.2.3 接种污泥与实验水质  86-89
  5.3 结果与讨论  89-95
    5.3.1 膜污染比较  89-93
    5.3.2 膜阻力分析  93-94
    5.3.3 膜污染物分析  94-95
  5.4 本章小结  95-96
6 好氧颗粒污泥膜生物反应器结构形式比较研究  96-107
  6.1 引言  96
  6.2 实验目的  96
  6.3 实验部分  96-100
    6.3.1 实验计划  96
    6.3.2 实验装置  96-99
    6.3.3 接种污泥与实验水质  99-100
  6.4 结果与讨论  100-106
    6.4.1 污水处理效果  100-102
    6.4.2 体系中好氧颗粒污泥形态的变化  102-106
  6.5 本章小结  106-107
7 结论、创新点与建议  107-110
  7.1 结论  107-108
  7.2 创新点  108
  7.3 建议  108-110
参考文献  110-122
个人简历  122-123
致谢  123-124

两种类型反应器内好氧颗粒污泥性能研究

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