給水排水工程專業(yè)本科畢業(yè)論文(存儲版)

　　

【正文】 磷方面具有“群體效應”優(yōu)勢。③DPB與完全好氧的聚磷菌PAO ( Polyphosphate ccumulating Organisms)相比,有相似的除磷潛力和對細胞內(nèi)有機物質(zhì)(如PHB)、肝糖的降解能力。試驗表明在缺氧反應器中硝酸鹽(電子受體)缺少的情況下再曝氣池完成過量磷的吸收是非常有必要的。表22 水質(zhì)指標及測定方法分析項目分析方法儀器COD重鉻酸鉀法可調(diào)式電爐TP過硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法高壓鍋、分光光度計TN堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法UV751紫外可見分光光度計NH3N納氏試劑分光光度法DR2800NO3—N二磺酸酚分光光度法UV751紫外可見分光光度計NO2NN（1萘基）乙二胺光度法（A）分光光度計MLSS恒重法烘箱、分析天平DO儀器測定Clean型便攜式溶氧儀pH儀器測定PHS25精密數(shù)顯酸度計濁度分光光度法分光光度計、分析天平SV30體積比法100ml、1000ml量筒生物相觀察法光學顯微鏡如下圖27所示，分別為實驗室常規(guī)測定與凱氏氮的測定。 接著開始進行人工配水的注入，注入量為20%的設(shè)計水量，投加大豆粉和面粉以及磷肥和尿素配制的營養(yǎng)溶液，好氧池的營養(yǎng)比按C:N:P=100:5:1配制，設(shè)計COD為400mg/l，厭氧池的進水營養(yǎng)比C:N:P=350:5:1，每12小時配制一次原水，每天測定上清液的COD、SV、SVI、MLSS、DO等值，監(jiān)測活性污泥的生長情況,至活性污泥全面形成大顆粒絮團，沉降性能良好。活性污泥馴化開始階段，反應器內(nèi)污泥濃度高達6000mg/L，但由于污泥取自污水二沉池，無機質(zhì)較多，微生物活性不足，而且原水中碳源較低、營養(yǎng)物質(zhì)的不平衡給整個系統(tǒng)帶來了很大的沖擊，導致大量微生物衰減死亡，系統(tǒng)COD去除率較低且不穩(wěn)定。分析造成這種現(xiàn)象的原因，個人認為是由于以下兩種作用共同的結(jié)果。圖33 COD各區(qū)分布示意圖膜對MBR處理效能的強化促進作用主要表現(xiàn)在以下三個方面：1）通過膜本身的截留作用，對混合液中SS及溶解性的大分子有機物的去除；2）通過膜孔和膜表面吸附作用對溶解性有機物的去除；3）通過膜表面形成的沉積層（或生物膜、凝膠層）對溶解性有機物的吸附和氧化降解。其貢獻圖見圖35。盡管進水氨氮波動較大，但是出水氨氮含量保持穩(wěn)定。出水中沒有出現(xiàn)N02N積累現(xiàn)象。同時分析膜通量、出水水質(zhì)、出水濁度及膜截留率的變化。圖314 清洗前后反應器出水COD變化示意圖圖315 清洗前后反應器出水總氮變化示意圖圖316清洗前后反應器出水氨氮變化示意圖圖317 清洗前后反應器出水濁度變化示意圖首先分析原水直接通過膜組件的情況，當原水直接通過清洗后的膜組件時，已COD為例，%，但是當原水直接通過濾餅層已經(jīng)形成的膜組件時，%。再往后追蹤，48小時以后氨氮濃度仍然在1mg/L以上。膜污染問題是影響MBR 效率的最重要的問題，也是研究人員急欲攻克的難關(guān)。相信會有越來越多的環(huán)保工作者從事這項研究與應用。目前有兩種常用的反沖洗方式：空氣反沖洗和水力反沖洗。在膜的運行過程中，一直伴隨著濃差極化現(xiàn)象的發(fā)生，為了防止和減緩這一現(xiàn)象的發(fā)生，保持膜在運行過程中的穩(wěn)定運行，每隔24 h進行反沖洗一次。這種運行方式可以防止懸浮固體或膠體等污染物質(zhì)在膜孔附近聚集、吸附和沉淀。2）系統(tǒng)具有處理高COD負荷的能力，在處理人工合成廢水時，COD負荷達到4kgCOD/(m3*d)， kgCOD/(m3所以對膜生物反應器中污泥形態(tài)的研究是非常必要的。圖41 穩(wěn)定運行期間MLSS變化情況從圖４－２可以看出，隨著運行的時間，硝化性能有所提高。如下圖41所示，為穩(wěn)定運行30天內(nèi)的污泥濃度變化圖，穩(wěn)定運行30天內(nèi)對應的污泥SVI值和SV30值變化情況見下圖43和44。同時定期用檸檬酸浸泡膜清洗。經(jīng)過離線藥洗后的膜通量可以得到恢復。在膜進行固液分離的同時對膜表面進行吹掃。在實際操作過程中，通常綜合考慮能耗、操作的簡便性，將多種方法同時運用，以達到最優(yōu)化的生產(chǎn)目的。b. 機械反沖　　機械反沖是利用機械動力，反向沖洗膜。但針對不同的膜污染形成原因，應采取不同的措施。如濃差極化，可通過物理、化學和生物方法來減輕和改善的一類污染為可逆膜污染；而膜孔堵塞、不合理的料液性質(zhì)使膜受到腐蝕及膜的自身劣化等稱為不可逆膜污染。但是此時穩(wěn)定的濾餅層尚未形成，因為通過分析氨氮的出水可以看出，同時大部分文獻均表明，膜對于氨氮這類小分子物質(zhì)并沒有攔截能力，其降解主要是依靠生化反應。 如圖313131318，為清洗膜組件前后出水水質(zhì)、出水濁度及膜截留率的變化。 膜對MBR處理效能的強化促進作用研究通過以上的分析可以看出，膜對于系統(tǒng)對除污染物的去除有十分顯著的作用。反應器運行期間MBR對總氮的去除效果見圖3339。同時間與上節(jié)中COD各區(qū)分布示意圖比較，可以看出在第26，27天出水COD并未出現(xiàn)大的波動。 從上述分析中可以得知，膜生物反應器中膜對于COD的去除貢獻占有很大的比例，同時對COD降解的生化反應主要是在缺氧區(qū)完成。但是又從圖33中可以觀察到，在這個時期內(nèi)出水的COD濃度一直保持在一個穩(wěn)定的較低的水平。 系統(tǒng)對有機物（COD）去除機制的研究為了了解和驗證系統(tǒng)對COD高的去除率，可以從COD在各個反應區(qū)的分布數(shù)值入手。其去除效果如圖31及圖32所示。每天定時測定好氧池DO（每1小時監(jiān)測一次）、PH等數(shù)值的變化，根據(jù)變化調(diào)節(jié)曝氣量。測定方法: CODcr的測定采用重鉻酸鉀法，其他指標均采用國家標準方法進行測定。這樣,被沉淀的污泥則跨越固定膜反應池并與在其內(nèi)生成的硝酸鹽一起進入后續(xù)的缺氧反應池,同時進行反硝化和攝磷。研究表明:①DPB易在厭氧/缺氧序批反應器中積累。基于以上認識,他們對常規(guī)除磷脫氮工藝提出一種新的碳源分配方式,缺氧區(qū)放在工藝最前端,厭氧區(qū)置后,即所謂的倒置A/A/O工藝(見圖25)。對功能完整的城市污水處理廠而言,這種碳源是易于獲取又不額外增加費用的。 A/A/O工藝流程的改進措施 南非UCT(University of Cape Town,1983)工藝(圖23)將A/A/O中的污泥回流由厭氧區(qū)改到缺氧區(qū),使污泥經(jīng)反硝化后再回流至厭氧區(qū),減少了回流污泥中硝酸鹽和溶解氧含量。其中最主要的問題是厭氧環(huán)境下反硝化與釋磷對碳源的競爭。試運行 A/A/O工藝的特點、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。：所有曝氣機的攪拌都開啟，各轉(zhuǎn)角的曝氣機風機開啟，剩余風機暫不開。此法即是通常所說的厭氧 缺氧 好氧法, 污水依次經(jīng)過厭氧池 缺氧池 好氧池被降解。同時通過檢測進水，各反應區(qū)，出水污染物指標，從而探討本反應器在處理生活污水時，污染物去除規(guī)律和其去除機制。MBR的研究對象從生活污水擴展到工業(yè)廢水，生物反應器從活性污泥法擴展到接觸氧化法，生物處理流程從好氧發(fā)展到厭氧，并且對不同污水的處理效果和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行操作條件的優(yōu)化進行了研究。自1983年到1987年日本有13家公司使用好氧MBR處理大樓廢水，處理后的水做中水回用，處理水量達50～250m3/d。 膜生物反應器的研究應用進展國外有專家把膜技術(shù)的發(fā)展稱為“第三次工業(yè)革命”，作為21世紀最有前途的高新技術(shù)之一。鄭淑平也發(fā)現(xiàn)，添加活性炭可明顯減少膜孔堵塞情況的發(fā)生。張穎等人和胡允良在研究中也發(fā)現(xiàn)在一個長時間運行的處理生活污水的膜生物反應器中，難降解有機物會在混合液中累積，導致濾餅層增厚并阻塞膜孔，從而縮短膜的使用壽命。膜的性質(zhì)主要是指膜材料的物化性質(zhì)，包括：膜面的電荷性、膜孔徑大小、粗糙度等。因此可見高能耗問題的實質(zhì)也是膜污染問題。n 單位處理能力小。n ，可比分置式的少30倍以上。混合液中的不溶性成分(固形物及大分子物質(zhì)等)則被截留在膜外而成為濃縮液，并通過回流系統(tǒng)返回生物反應器。(4) 一體式膜生物反應器一體式MBR工藝(亦稱之為浸沒式MBR，SMBRSubmerged Membrane BioReactor). 由日本學者Yamamoto等在1989年首先開發(fā)，該運行方式將膜放置于生物反應器內(nèi)部，曝氣裝置設(shè)置在膜組件的正下方。它具有很廣的應用前景。萃取膜生物反應器能很好處理這些廢水。因此一種新型高效曝氣工藝一無泡供氧技術(shù)應運而生，這種技術(shù)的關(guān)鍵在其供氧過程中無氣泡產(chǎn)生，供氧效率可高達100%，達到了目前供氧技術(shù)的最佳效果。而目前通常所說的MBR即是此三種類型的總稱。反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，可以實現(xiàn)基本無剩余污泥排放。可以采用含氯消毒劑清洗，以清除膜表面的大量微生物污染。1989年，日本政府聯(lián)合許多大公司共同投資進行了為期6年的“90年代水復興計劃（Aqua Renaissance Programme’90）”科研項目，其目的是尋求滿足長期水量需求，解決水污染問題和從污染物中獲取能量。在該系統(tǒng)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(xù)出水。MBR的商業(yè)應用也有20年的歷史了。在MBR工藝中， 創(chuàng)造性地利用膜作為泥水分離手段與傳統(tǒng)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(yōu)勢。(3)氧化溝法具有處理工藝及構(gòu)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(tǒng))、有機物去除率較高、脫氮、除磷(溝前增設(shè)厭氧池)、綜合指標較優(yōu)、泥齡長、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點，但是存在負荷低、占地大、電耗大、運轉(zhuǎn)費用偏高的缺點。我國現(xiàn)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。近些年， 城市污水處理的建設(shè)有了很大發(fā)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%，%。根據(jù)2000 年《中國環(huán)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。通過近100天的試驗研究此新型MBR系統(tǒng)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(shù)，并且分析污泥形態(tài)對污染物去除效率的影響。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(zhì)的變化也做了系統(tǒng)的概括。我國水體污染主要來源于超標排放的工業(yè)廢水和大量未經(jīng)處理直接進入水體的城市生活污水。據(jù)資料介紹[3]，美國現(xiàn)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。但是這些工藝的優(yōu)缺點也同樣明顯。因此為了彌補不同工藝的缺點，同時人類對水環(huán)境質(zhì)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(shù)應運而生。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。它是用一個外部循環(huán)的板框式組件來實現(xiàn)膜過濾的。m2，MBR（膜生物反應器）工藝的工作原理：首先通過活性污泥來去除水中可生物降解的有機污染物，然后采用膜將凈化后的水和活性污泥進行固液分離。而MBR工藝是用膜抽吸作用來進行泥水分離，污泥膨脹不會影響MBR系統(tǒng)的正常運行和出水水質(zhì)，因此運行管理極為方便。其簡單組合工藝見圖14：圖14膜生物反應器簡單組合工藝MBR主要由膜組件，泵和生物反應器三部分組成，生物反應器是污染物降解的主要場所，膜是對混合液和對特殊污染物進行分離和萃取的介質(zhì)，而泵則是為滿足分離和萃取提供所需的動力(壓力)的必需設(shè)備(根據(jù)泵與膜組件的相對位置不同分為加壓泵和吸壓泵兩類)。固液分離式膜生物反應器也稱為錯流式膜生物反應器。其裝置示意圖見圖116。采用的膜一般是疏水性的硅橡膠膜，且有選擇透過性，能允許揮發(fā)性有機物透過而水及無機成分則無法透過。膜曝氣生物反應器l 氧利用率高；l 能量利用率高；l 占地面積小；l 氧需要量大，可以在供氧時控制；l 模塊化、升級改造容易。處理后的廢水經(jīng)抽水泵的負壓抽提，通過膜的分離作用，而使混合液中的非溶解性物質(zhì)截留在混合液中，凈化水則通過膜而成為處理出水。n 膜組件的清洗、更換及增設(shè)比較容易。n 因為不需要循環(huán)泵，所以可以避免微生物菌體的失活。綜上所述MBR技術(shù)具有許多傳統(tǒng)生物處理工藝無法企及的明顯優(yōu)勢， 主要可以歸納為以下幾點: ①固液分離效率高， 遠好于傳統(tǒng)的沉淀池，出水水質(zhì)好，可直接回用，容易實現(xiàn)污水資源化；②反應器內(nèi)微生物濃度高，種類多樣，泥齡長，對有機物的去除率高，且耐沖擊負荷；③生物反應器內(nèi)微生物濃度高，MLSS為常規(guī)處理工藝的3~10倍，因此使構(gòu)筑物體積大大縮小；同時剩余污泥產(chǎn)量小，污泥處理費用少；④對于氮、磷污染物有較高的去除率；⑤膜生物反應器實現(xiàn)了反應器泥齡（SRT）和水力停留時間（HRT）的徹底分離，使設(shè)計和操作大大簡化；⑥系統(tǒng)可實現(xiàn)全程自動化控制，占地面積小，工藝設(shè)備集中。膜污染直接導致了膜通量下降。而造成膜污染的主要因素是混合液中的活性污泥。Harmant等認為，凝膠層的存在截留了溶液中的顆粒物質(zhì)以及大分子物質(zhì)，明顯減少了這些物質(zhì)對膜孔的堵塞。 ③優(yōu)化操作方式當膜通量控制在臨界膜通量下操作時，可極大地減少膜污染，避免膜孔堵塞，延長膜的使用壽命。1969年Budd等的分離式MBR技術(shù)獲得了美國專利。MBR在我國水處理的應用研究首先從分離式MBR開始。 研究意義本研究的意義：本研究針對現(xiàn)有膜生物反應器存在的問題，提出一種新型的膜生物反應器，該反應器利用一體式膜生物反應器高比例回流的動力形成射流曝氣為反應器充氧，能有效提高氧的傳質(zhì)速率，氧傳遞效率和利用速率較現(xiàn)有分置式和一體式膜生物反應器高，運行管理更為方便，具有較好的推廣應用價值。利用膜生物反應器的高污泥負