給水排水工程專業本科畢業論文(更新版)

　　

【正文】 研究在微生物學領域的深化,研究者發現一種“兼性厭氧反硝化除磷細菌”———DPB(Denitrifying Phosphorus Removing Bacteria)能在缺氧環境下,在氧化PHB的過程中能以硝酸鹽代替氧作電子受體,使攝磷和反硝化這兩個不同的生物過程,能夠借助同一種細菌在同一環境中一并完成,實現同時反硝化和過度攝磷,即所謂“一碳(指PHB)兩用”。但釋磷本身并不是除磷脫氮工藝的最終目的。碳源的投加位置可以是缺氧反應器,也可以是厭氧反應器,在厭氧反應器中投加碳源不僅能改善除磷,而且能增加硝酸鹽的去除潛力,因為投加易生物降解的COD能使起始的脫氮速率加快,并能運行較長的一段時間。二是直接針對碳源不足而采取解決措施,如補充碳源、改變進水方式、為反硝化和除磷重新分配碳源,進而形成的一些工藝,如:JHB工藝、倒置A2/O工藝。，除磷效果則受回流污泥中挾帶DO 和硝酸態氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高。：經過57天的培養，曝氣池污泥濃度（MLSS）達到1500mg/L左右時，可以進入馴化步驟。圖21 A/A/0實驗工藝流程圖圖22 A/A/O工藝主要污染去除變化曲線圖 A/A/O 法污水處理開工調試污水處理系統開工調試主要分3個階段： 悶曝培養→連續進水馴化→穩定進水試運行具體操作方案如下：投加菌種將曝氣池注滿清水，%%向曝氣池中投加脫水活性污泥,盡量在2天內投加完畢。污泥培養馴化A/A/O+MBR運行試驗研究處理原水 膜對污染物去除效果的研究改變進水流量改變DO,SRT,HRT改變污水水回流比及污泥回流比膜對污染物的去除效果分析C N P的去除效果膜通量隨時間的變化反應器中污泥形態的變化 歸納出污泥回流比,污水水回流比，進水流量,DO,SRT,HRT對污染物C,N,P降解性能的影響以及膜污染的規律。研究該工藝處理混合污水的效果及其膜污染的情況。1995年，樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究, 研制出一套實驗室規模的好氧分離式MBR。1978年，Grethlien等進行了厭氧MBR處理生活污水的研究。④其他方法采用膜清洗、選用抗污染膜等都能在一定程度上減少膜孔堵塞現象的發生。Jacangelo等認為，粉末活性炭可在凝膠層上形成一個動態層，能夠吸附一部分溶解性有機物以及低分子小顆粒物質，減少膜孔堵塞。而Choo等人在研究厭氧硝化液與膜通量的關系時發現，微生物膠體在膜污染過程中起主要作用。從污染物的性質又可分為有機污染，如胞外聚合物，溶解性有機物，蛋白質，脂肪及細微膠體等；無機污染，如廢水中碳酸鹽，硫酸鹽，硅酸鹽，凝膠無機膠體等；生物污染，如簾式中空纖維膜組件，其可視為柔性填料，處理不當，微生物易在其上面吸附生長，形成生物膜，造成水通量下降。必須保持較高的膜面流速來沖刷膜面。n 由于膜組件置于反應器外部，需要回流泵等裝置，故占地面積相對較大。n 既能用于厭氧處理，也能用于好氧處理。該運行方式將膜與生物反應器分開設置。l 基建投資大；l 實際工程實例；l 工藝復雜。圖17萃取式膜生物反應器現在膜萃取技術有限公司已將它全面投入實際生產應用。有這些情況的廢水都需要進行預處理。有機膜組件，尤其是中空纖維類的分離膜更有利于最大程度地利用曝氣產生的氣流。在實際應用中大多使用的是外壓式MBR，因為內壓式MBR流道往往較小，容易被污染顆粒所堵塞。MBR系統有利于增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長和繁殖，系統硝化效率得以提高。其樣例如下圖11： 圖11 中空絲膜樣例：由于聚丙烯中空纖維膜的制備方法采用的是“熔融擠出、拉伸成型”的制膜方法，聚丙烯大分子規則取向，因而膜的強度高，在高強度曝氣和定期的化學清洗過程中，膜不容易斷裂。1970年美國的DorrOliver公司和日本的Sankiengineering有限責任公司達成協議，使得該工藝首次進入日本市場。m2/h，COD去除率為98%。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。膜生物反應器（membrane bioreactor簡稱MBR）工藝正是在這一背景下產生的。(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。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。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。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。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。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。城市生活污水正成為水污染的最大“公害”之一。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。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。 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。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。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，盡管這些工藝取得了良好的出水水質，但由于當時膜技術發展相對落后，膜材料種類少，價格昂貴，使用壽命短，限制了該工藝的長期穩定運行，污水膜生物反應器仍然處于初級研究階段。為了使得膜能夠連續長期穩定的使用，在中空絲膜的下方以一定強度的空氣不斷對膜進行抖動，既起到為生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜的污染。中空絲膜能夠截留幾乎所有的微生物，尤其是針對難以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系統內的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過程大大縮短，處理的深度和系統抗沖擊的能力得以加強，處理水質穩定。內壓式中，水的透過方向是從管內向管外，而外壓式相反。曝氣設備產生氣泡，大量氣泡帶動液體形成的水流波動造成的膜元件之間的摩擦，這有助于膜表面污染層的脫落。此外，廢水中含有揮發性有毒物質時，如采用生化法曝氣，則會發生氣提現象，從而影響處理的穩定性。其裝置示意圖見圖17。萃取膜生物反應器l 可以處理有毒工業廢水；l 出水流量小；l 模塊化、升級改造容易；l 細菌與廢水隔離。圖18一體式膜生物反應器(5) 分置式膜生物反應器分置式MBR工藝(亦稱之為交叉流MBR，CMBRCrossflow Membrane BIOReactor)。n 膜組件可與各種生物反應器結合，構成不同的分置式膜生物反應器。主要缺點n 為了減少污染物在膜面的沉積，料液流速一般要求要達到很高，動力消耗相應也高。而造成高能耗的原因主要是因為膜生物反應器的膜易于污染。膜污染分為可逆和不可逆膜污染，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，不合理的料液性質使膜受到腐蝕及膜的自身劣化等稱為不可逆膜污染。理論上講， Tardieu 等人在研究好氧膜生物反應器過程中得出結論，認為數量占優的微生物是導致膜污染的主要因素。為增加顆粒平均粒徑，提高膜表面對污染物質的截留效率，減少膜孔堵塞情況的發生，目前采用較多的方法是添加粉末活性炭和絮凝劑。合理曝氣可產生紊流，清洗膜表面和阻止污泥聚集，就能保持膜通量穩定，膜孔堵塞減弱。同時厭氧MBR研究也相繼開始進行。同年上海華東理工大學環境工程研究所進行了MBR處理人工合成污水和制藥廢水的可行性研究。本試驗采用射流曝氣泵，因為射流曝氣能提高氧的傳遞效率和利用率，可滿足好氧區的曝氣要求，而不需要鼓風機；利用了A/A/O工藝良好的脫氮除磷性能，同時結合膜的高效截留作用，大大提高了TN與TP的去除率；采用超濾膜組件可大大提高膜通量而使投資成本降低；需要真空抽吸；本研究所采用的設備數量少，運行管理方便。本研究的技術路線內容如下圖111。所以，A/A/O能同時完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是NH3—N應完全硝化，好氧池能完成這一功能；缺氧池則完成脫氮功能。以前2次進水時間間隔為基準安排進水時間，并且每天將此間隔縮短1半。、缺氧狀態，以避免聚磷菌釋放磷而降低出水水質，以及反硝化產生N2而干擾沉淀。為解決A2/O工藝碳源不足及其引起的硝酸鹽進入厭氧區干擾釋磷的問題,研究者們進行了大量工藝改進,歸納起來主要有三個方面:一是解決硝酸鹽干擾釋磷問題而提出的工藝,如:UCT、MUCT等工藝。圖23 UCT工藝流程圖24 MUCT工藝流程 補充碳源可分為兩類:一類是包括甲醇、乙醇、丙酮和乙酸等可用作外部碳源的化合物,一類是易生物降解的COD源,它們可以是初沉池污泥發酵的上清液或其它酸性消化池的上清液或者是某種具有大量易生物降解COD組分的有機廢水,例如:麥芽工業廢水、水果和蔬菜工業廢水和果汁工業廢水等。這種作法是以犧牲系統的反硝化速率為前提的。據他們報道,該工藝在實驗室機理試驗中得到了較好的除磷脫氮效果。原污水進入厭氧反應池后,聚磷菌放磷,大部分有機底物被污泥生物降解。裝置的實物照片見下圖26。污泥來自污水處理廠二沉池排泥，經靜沉棄去上清液后將污泥濃縮后移入反應器內。監測水質的情況。從圖中可以看出，在運行穩定期的30天內，進水COD濃度在300mg/L700mg/L之間，平均COD體積負荷為4kg/m3*d，基本穩定在25mg/l以下。從而大量的SMP的積累就必然導致了上清液濁度和COD的上升。圖34 膜對污染物的截留機理示意圖從圖33中還可以看出，缺氧池的COD濃度值隨著進水COD濃度的波動而波動，同時隨著運行時間的增長，缺氧池的COD濃度在總的趨勢上有小幅度的增加，缺氧區COD濃度隨著運行時間而增加是因為，缺氧池COD的來源主要有兩個方面。其中生化反應所占去除貢獻率=（進水COD好氧區上清液COD）/進水COD，膜所占去除率=（缺氧區上清液COD出水COD）/進水COD圖35 膜和生化反應所占去除COD貢獻比 系統對氮去除特性的研究 系統對氨氮去除效果的研究在無排泥條件下，系統運行一段時間后，由于人工配水的外界因素，系統氨氮進水濃度在630mg/L之間，有一定起伏。圖36 氨氮去除效果曲線 系統對總氮去除效果的研究，波動比較大，主要是因為采用人工配水，總氮主要包括的是NH4CL和大豆的有機氮，同時人工配水為兩天配一次，NH4CL在進水里不是穩定形態，一部分會變為氨氣揮發掉，所以才導致總氮波動變化大。因此，可初步說明硝化菌的生長會受到反應器內環境的影響。分析變化原因：首先是由于抽水泵非恒壓水泵，抽水壓力瞬時有變化，所以出水不穩定；其次是膜存在一定的污染，造成壓力上升而流量反而下降的現象；此外，由于膜一開始就放入反應器，在未抽水時就已經受到污染，故在運行較短時間內通量降低較快。對于濁度和COD，清洗后膜組件換上去以后出水濁度明顯升高達到48，COD也上升到了629mg/L。 膜污染與清洗 膜污染及其減緩防治措施膜污染是由于被處理物料中的微粒、膠體粒子或溶質分子與膜發生物理化學作用，或因濃度極化使某些溶質在膜表面濃度超過其溶解度，以及機械作用而引起的人膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產生透過流量與分離特性的不可逆變化現象。對已污染的膜進行處理，使其恢復膜通量，目前歸納起來主要有三種方法，一是反沖洗，反沖洗是提高膜透水率和保護膜透水穩定性的重要技術，樊耀波教授曾對MBR的反沖洗周期做過研究[22]，得出確定MBR的反沖洗周期公式，并探討如何在實際運行過程中測得的最佳反沖洗周期，至于反沖洗水量，反沖洗壓力還有待于進一步研究。空曝氣能強化水流循環作用,對減小因膜表面附著較厚的污泥層而引起的過濾阻力增大有顯著作用，并能延長膜的運行壽命[44]。在線藥洗通過加藥泵反沖洗膜，簡化了膜組件的裝卸程序。經過離線藥洗后的膜通量可以得到恢復。2．在膜的運行過程中，一直伴隨著濃差極化現象的發生，為了防止和減緩這一現象的發生，保持膜在運行過程中的穩定運行，每隔24 h進行反沖洗一次。4）通過研究膜去除污染物機制后，發現雖然在反應器運行初期膜就具有良好的機械攔截能力，但是形成穩定的具有吸附降解能力的濾餅層需要更長的時間。 從污水處理廠取回泥后，使其適應人工配水水質后（即COD的去除率90%）投入反應器中，在系統運行的第一天，污泥濃度為6019mg/L，其污泥SV30為55%，SVI值為102，污泥沉降性能良好；而從第二天開始污泥的沉降實驗中就觀察到，泥水界面已經變的非常模糊，SV30達到64%；第4天時，反應器內的污泥基本鏡檢也發現泥水基本已經完全混合在一起，混合液中的細菌基本呈游離狀