給水排水工程專業本科畢業論文(已修改)

　

【正文】 蘇州科技學院本科生畢業論文AAO+MBR組合工藝脫氮除磷性能研究摘 要膜生物反應器（Membrane Bioreactor，MBR）技術具有傳統方法所不及的許多優點，具有很好的應用前景，但高能耗、膜污染是影響MBR工藝推廣應用的主要障礙。我們從曝氣方式入手采用射流曝氣膜生物反應器加抽吸泵，取代了鼓風機。通過近100天的試驗研究此新型MBR系統在處理人工合成污水的效果以及可能遇到的問題；通過研究溶解氧、SRT 、HRT、混合液回流比、MLSS對C、N、P的降解性能，確定DO、SRT、HRT、污水回流比等運行參數，并且分析污泥形態對污染物去除效率的影響。經試驗證明：在處理人工合成廢水期間，系統對CODCr的去除率均大于85%，對NH3N去除率也基本保持在95%以上，同時選取適宜的硝化液回流比時，總氮的去除率均高于70%，而且出水無色無味，濁度均小于1NTU。在考察射流曝氣對污泥形態的影響時發現：采用射流曝氣時，在水泵高強度剪切力和射流曝氣強紊流的共同作用下，好氧池內污泥變得十分松散和細碎，這種狀態嚴重影響了污泥的沉降性能，但卻更加有利于反應器內污染物的降解。另外，本實驗對膜組件清洗前后膜通量的變化以及出水水質的變化也做了系統的概括。關鍵字 膜生物反應器；射流曝氣；膜污染；污泥形態蘇州科技學院本科生畢業論文Research on Treatment of Wastewater by Improved Membrane BioreactorAbstractMembrane bioreactor (MBR) technology has many advantages beyond with traditional methods, It has the very good application prospect, but energyintensive, Membrane fouling process is the main application of the MBR obstacles. We adopted from the aeration of aeration membrane bioreactors and suction pump, replaced the blower. Through the experimental study of nearly 100 days in this new system with artificial synthesis MBR sewage effect and the possible problems, Through the research of oxygen, revamp, HRT, mixture of backflow MLSS ratio, the C and N, P, degrade the performance DO, revamp, HRT, sewage reflux ratio etc, and analysis of operation parameters of pollutant removal efficiency of sludge form. The test shows: in dealing with the synthetic wastewater, the system CODCr during the removal rate are greater than 85% of NH3 N efficiency, also maintains in 95%, selecting suitable nitrification, liquid reflux ratio of total nitrogen removal rate are higher than 70%, and the effluent turbidity, colorless, odorless and 1NTU are less. In examining the aeration of sludge form when the effect that: the aeration, high intensity in the pump shearing force and aeration strong turbulence, anaerobic sludge pool became very loose and finely, this state of serious impact on the sludge sedimentation performance, but more conducive to the degradation of pollutants reactor. In addition, the experiment of membrane module of flux change before and after cleaning and water quality change made system.Keywords MBR；municipal wastewater；Membrane pollution ；sludge characteristics目 錄1 緒 論 1 我國水資源現狀 1 我國城市生活污水處理現狀 1 膜生物反應器的研究概況 3 膜生物反應器簡介 3 膜生物反應器的研究應用進展 14 本文研究目的和研究內容 14 研究目的 14 研究意義 15 研究內容 152 實驗裝置與研究方法 17 A/A/O實驗裝置脫氮除磷 17 A/A/O法基本工藝原理 17 A/A/O 法污水處理開工調試 18 A/A/O工藝的特點 19 A/A/O工藝的固有缺欠 19 A/A/O工藝流程的改進措施 20 實驗裝置實物圖 23 實驗用水 24 25 26 263 系統處理人工合成污水的效果研究 27 系統對有機物(COD)去除特性的研究 27 系統對有機物（COD）去除效果的研究 27 系統對有機物（COD）去除機制的研究 28 系統對氮去除特性的研究 31 系統對氨氮去除效果的研究 31 系統對總氮去除效果的研究 31 膜對MBR處理效能的強化促進作用研究 33 膜污染與清洗 37 膜污染及其減緩防治措施 37 膜的清洗 38 本實驗采取的措施 39 本章小結與問題 404 系統污泥形態特性的研究 41 污泥沉降性能的研究 41 污泥形態的研究 44參 考 文 獻 47致 謝 501 緒 論水是生命之源，是人類文明不斷發展的基礎條件，是人類生存的根本。和諧的水環境和豐裕的水資源是人類社會可持續發展的基本前提。然而隨著現代工業、城市建設的高速發展以及人口的快速增長，人類面臨著嚴重的水危機，具體表現為嚴重的水資源短缺和水環境污染。 我國水資源現狀我國的缺水形勢尤其嚴峻。根據2000 年《中國環境狀況公報》[1]，我國雖然水資源總量居世界第4位，僅相當于世界人均占有量的1/4，是世界人均水資源極少的13 個貧水國之一。與此同時，水環境污染日益嚴重。我國相關環保部門監測結果表明，全國90％以上的城市水域受到嚴重污染，約有50％的重點城市水源不符合飲用水水源標準，主要水系、湖泊和海域污染嚴重，七大水系V 類和劣V %，主要湖泊氨氮、總磷、高錳酸鉀指數嚴重超標富營養化問題突出。我國水體污染主要來源于超標排放的工業廢水和大量未經處理直接進入水體的城市生活污水。據《2003年中國環境狀況公報》[3]公布，2003年，全國廢水排放總量為460億t，%。城市生活污水正成為水污染的最大“公害”之一。因此，城市生活污水的處理對于改善城市環境質量與居民生存環境，促進社會的可持續發展具有十分重要的意義。 我國城市生活污水處理現狀我國污水處理面臨著水污染嚴重，污水治理起步晚、基礎差、要求高的形勢。近些年， 城市污水處理的建設有了很大發展，截至2005年6月底，全國661 個城市建有污水處理廠708座，處理能力為4912萬m3/d，是2000年的兩倍多，比2000年增加了43%，%。但絕大多數城市的污水處理能力滿足不了實際需要，全國還有297個城市沒有建成污水處理廠，其中，地級以上城市63個，包括人口50萬以上的大城市8個；位于重點流域、區域“ 十五”規劃范圍內的城市54個。全國5萬多個城鎮，370多萬個村莊，我國城市污水處理率較低，其主要原因是我國的城市污水處理廠建設滯后。據資料介紹[3]，美國現在平均每1萬人就擁有1座污水處理廠，英國和德國每7000～8000人擁有1座污水處理廠。而我國城鎮人口中，平均每150萬人才擁有1座污水處理廠。我國城市污水處理的主要方法有物理、化學、物理化學和生物方法。這些方法可以單一使用，也可以針對不同的污水水質組合使用。污水生物處理法是19世紀末出現的污水治理技術，現今已成為世界各國處理污水的主要手段。我國現階段的城市污水處理主要以生物法為主，物理法和化學法起輔助作用。目前我國城市污水處理廣泛使用的水污染治理技術有傳統活性污泥法，延時曝氣活性污泥法，SBR(Sequencing Batch Reactor),AB(Absorption Bio degradation)，UNITANK 和氧化溝工藝，A/O和A2/O等。這些工藝被證明是行之有效的水污染控制技術。但是這些工藝的優缺點也同樣明顯。如：(1)傳統活性污泥法對有機物去除率高、污泥負荷高、池容積小、電耗省、運行費用低。此法穩定可靠，已經積累了豐富的設計和管理經驗，但是缺點是占地多，建設投資大，僅能滿足BODCODCr、SS三項出水指標，且該工藝容易產生污泥膨脹現象，除磷和脫氮效果差。(2)SBR法具有以下優點：第一，理想的推流過程使生化反應推動力增大，污水在理想的靜止狀態下沉淀，需要的時間短，效率高，運行效果穩定，出水水質好；第二，耐沖擊負荷，池內有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機污物的沖擊；第三，反應池內存在DO、BODS濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹；第四，SBR法系統本身也適合于組合式構造方法，利于污水廠的擴建和改造；第五，實現好氧、缺氧、厭氧狀態的交替，具有良好的脫氮除磷效果；第六，工藝流程簡單、占地面積小、造價低。但是其缺點是對自動控制技術和連續在線分析儀表要求高，操作復雜，難于管理。(3)氧化溝法具有處理工藝及構筑物簡單、無初沉池和污泥硝化池(一體式氧化溝還可以取消二沉池和污泥回流系統)、有機物去除率較高、脫氮、除磷(溝前增設厭氧池)、綜合指標較優、泥齡長、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩定等優點，但是存在負荷低、占地大、電耗大、運轉費用偏高的缺點。(4)A/B法存在污泥量大、構筑物及設備較多、建設投資和處理成本高、運行管理復雜的缺點。(5)UNITANK法雖然布置緊湊，用地省，連續運轉，省電耗，結構設計簡單經濟，但該方法不具備脫氮除磷功能。因此為了彌補不同工藝的缺點，同時人類對水環境質量的要求越來越高，各種新型、改良的高效廢水生物處理技術應運而生。而其中引人注目的是用膜分離技術代替傳統的重力式沉淀池，構成了新型的水處理技術，膜生物反應器組合工藝。 膜生物反應器的研究概況當今水污染和水資源短缺問題已成為制約許多國家經濟社會發展的重要因素，因此各國都在積極開發經濟、高效的水處理工藝。膜生物反應器（membrane bioreactor簡稱MBR）工藝正是在這一背景下產生的。作為一種新型、高效的水處理技術，MBR 工藝正受到我國水處理工作者的重視。在MBR工藝中， 創造性地利用膜作為泥水分離手段與傳統活性污泥過程連用，因此MBR 工藝具有許多其它生物處理工藝無法比擬的明顯優勢。近年來隨著膜技術和膜組件的發展， 組合工藝運行成本大大降低，使得MBR 工藝實際應用前景廣闊。 膜生物反應器簡介膜生物反應器（MBR）是利用高效分離膜組件取代二沉池與生物處理中的生物單元組合形成一套有機整體的水凈化再生技術。MBR利用膜的截留作用，幾乎能將全部的污泥及微生物截留下來，使生物單元具有很高的污泥濃度，不但提高了其對有機物的去除率，而且使其對氨氮的去除率也明顯增高。與傳統廢水生物處理工藝相比，MBR 具有生化效率高、有機負荷高、污泥負荷低、出水水質好、設備占地面積小、便于自動控制和管理等優點。污泥停留時間與水力停留時間分離，克服了活性污泥與自身無法克服的缺點。雖然能耗較高、膜成本較高仍是目前限制膜生物反應器工藝發展的兩大瓶頸，但是該技術已經在污水回用和難降解有機廢水處理領域嶄露頭角，并在世界范圍內許多實際工程中得到了成功地應用。膜與生物處理工藝結合的膜生物反應器研究迄今已逾30年了，近幾十年來更是得到迅猛發展。MBR的商業應用也有20年的歷史了。1969年，美國的Smith首次報道了美國DorrOliver公司把活性污泥法和超濾工藝結合處理城市污水的方法。該工藝最引人矚目的是用膜分離技術取代常規活性污泥二沉池，用膜分離技術作為處理單元中富集生物的手段，而不是采用常規的回流循環來增加曝氣池中微生物的濃度。它是用一個外部循環的板框式組件來實現膜過濾的。在生活污水處理中，獲得了極佳的處理效果，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系統處理能力為10～100m3/d。另一個早期的報道是Hardt等人，在1970年用一個10L的好氧生物反應器處理合成廢水，流程中用一個死端超濾膜來實現泥水分離，其中的MLSS濃度高達30000mg/L，是常規好氧系統的23倍，m2/h，COD去除率為98%。DorrOliver公司在60年代還開發了另外一種膜處理工藝MST（Membrane Sewage Treatment）。在該系統中，污水進入懸浮生長的生物膜反應器中，并通過超濾膜組件的抽吸作用連續出水。膜組件為板框式，進出口壓力分別為345KNm2和172 KNm2，m2/h。盡管這些工藝取得了