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炭素纤维—复合膜生物反应器处理高氨氮废水试验研究

作　者: 余敏
导　师: 万金保
学　校: 南昌大学
专　业: 市政工程
关键词: 复合膜生物反应器炭素纤维高氨氮废水同步硝化反硝化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着经济技术的发展,越来越多的水体正遭受到氮的污染,尤其是各种高浓度氨氮废水的污染。由于高氨氮废水具有来源广泛、对环境的危害大、处理难等特点,因此高浓度氨氮废水的水处理技术一直是研究学者的研究焦点。膜生物反应器作为一种新型且高效的水处理技术,它具有出水水质稳定、剩余污泥量少、抗冲击负荷能力强、易于自动操作和占地少等优点,因此MBR正广泛应用到水处理中。但相比传统的水处理工艺,MBR对总氮的去除率并没有提高很多,因此本课题中在MBR中加入填料,实验填料选用北京京阳环保有限责任公司提供的炭素纤维,炭素纤维具有对环境无负荷、无二次污染、无物种侵害、安全、质量轻、经济耐久且效果显著的优点。本试验即采用加入炭素纤维的复合膜生物反应器对高氨氮废水进行处理。研究结果表明：(1)系统的启动期间,反应器中悬浮污泥量是呈先下降再快速增长的趋势,而附着在炭素纤维上的微生物量是呈快速增长的。启动期间结束后,复合膜生物反应器中COD的去除率保持在95%左右,对氨氮的去除率为75%以上。这也说明污泥的驯化完成、挂膜成功。(2)当系统在以下稳定条件运行：进水的COD浓度约在1000 mg/L、反应器中的污泥浓度约为8000 mg/L、溶解氧DO保持在2-3 mg/L之间、pH值控制在7-8之间、HRT取12h、外界环境温度在20-35℃之间,上清液和膜出水的COD浓度很低,复合膜生物反应器中有机物的去除效果好,去除率都在95%左右。(3)考察溶解氧、水力停留时间和pH值对有机物的去除效果的影响,结果表明：①当溶解氧浓度大于2.0mg/L时,COD的出水浓度都很低,复合膜生物反应器对有机物的去除效果较好；②当HRT在10h到12h之间时,系统对有机物的去除效果较好,HRT再增大时,COD的去除率增长不大；③pH值对有机物的去除效果影响较小,pH呈中性时,复合膜生物反应器对有机物的去除效果最好,pH较低呈酸性或较高呈碱性时,COD的去除效果稍有下降。(4)当进水COD浓度约为1000mg/L、NH3-N浓度在500 mg/L左右、反应器中的污泥浓度约为8000 mg/L、溶解氧DO保持在1-2 mg/L之间、pH值调节在7-8之间、HRT取12h、外界环境温度为20-35℃之间时,系统中上清液和膜出水的氨氮浓度较低,去除效果较好,复合膜生物反应器系统中对氨氮的平均去除率在89%左右,总氮的平均去除率为81.02%。相比未添加填料的普通MBR的总氮去除率只有50%-60%,本试验中加入炭素纤维后的复合膜生物反应器对氨氮、总氮去除效果更好。(5)考察溶解氧、碳氮比、水力停留时间、pH值对氨氮、总氮的去除效果的影响及对同步硝化反硝化的效果影响,结果表明：①高溶解氧有利于氨氮的去除,而低溶解氧有利于总氮的去除,DO为1.5mg/L时,同步硝化反硝化效果最佳,总氮的去除率为82.60%；②不同的C/N值对氨氮的去除影响不大,但C/N对总氮的去除率影响很大,C/N值越大,总氮的出水浓度越低,去除率越高,同步硝化反硝化效果越好；③HRT为.12h时,氨氮及总氮的去除较好,同步硝化反硝化效果最佳,总氮的去除率为80.34%；④pH在中性偏碱的状态下,氨氮及总氮的去除效果较好,同步硝化反硝化效果最好。本试验是在膜生物反应器中加入炭素纤维,组成复合膜生物反应器对高浓度的氨氮废水进行处理,研究结果证实系统对氨氮及总氮的去除效果较好。本研究成果可用到氨氮含量高的废水处理中,为高效脱氮技术提供实用的工艺。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-31
  1.1 高氨氮废水的概况  10-17
    1.1.1 种类及性质  10-11
    1.1.2 危害  11-12
    1.1.3 研究进展  12-17
  1.2 膜生物反应器  17-25
    1.2.1 分类及特点  17-20
    1.2.2 研究概况  20-23
    1.2.3 载体填料在MBR中的应用  23-25
  1.3 炭素纤维概况  25-29
    1.3.1 性质  25-26
    1.3.2 种类  26-27
    1.3.3 净化原理  27-28
    1.3.4 应用  28-29
  1.4 研究内容及目的  29-31
    1.4.1 目的和意义  29
    1.4.2 内容与方法  29-30
    1.4.3 创新之处  30-31
第2章实验设计  31-38
  2.1 流程和设备  31-33
  2.2 膜组件的选择  33-34
  2.3 填料的选择  34-37
    2.3.1 填料的确定  34-35
    2.3.2 特性研究  35-37
  2.4 分析方法  37-38
第3章污泥的培养与驯化  38-45
  3.1 污泥的接种  38-39
  3.2 污泥的培养与驯化  39-40
  3.3 复合膜生物反应器的启动期  40-43
    3.3.1 生物量的变化  40-41
    3.3.2 COD的去除效果  41-42
    3.3.3 NH_3-N的去除效果  42-43
  3.4 本章小结  43-45
第4章炭素纤维-复合MBR对有机物去除的试验  45-53
  4.1 去除效果分析  46-47
  4.2 影响因素分析  47-51
    4.2.1 溶解氧  47-49
    4.2.2 水力停留时间  49-50
    4.2.3 pH值  50-51
  4.3 本章小结  51-53
第5章炭素纤维-复合MBR中同步硝化反硝化试验  53-67
  5.1 脱氮效果分析  53-55
  5.2 影响因素试验  55-65
    5.2.1 溶解氧  56-58
    5.2.2 碳氮比  58-60
    5.2.3 水力停留时间  60-63
    5.2.4 pH值  63-65
  5.3 本章小结  65-67
第6章结论与建议  67-69
  6.1 结论  67-68
  6.2 建议  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-75
攻读学位期间的研究成果  75

炭素纤维—复合膜生物反应器处理高氨氮废水试验研究

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