給水排水工程專業本科畢業論文(專業版)

　　

【正文】 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態。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。在線藥洗通過加藥泵反沖洗膜，簡化了膜組件的裝卸程序。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。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。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。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。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。監測水質的情況。裝置的實物照片見下圖26。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。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。、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。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。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。同時厭氧MBR研究也相繼開始進行。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。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。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。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)。其裝置示意圖見圖17。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。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。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。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。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。城市生活污水正成為水污染的最大“公害”之一。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。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。(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。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。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。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。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。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。該運行方式將膜與生物反應器分開設置。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。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。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。1978年，Grethlien等進行了厭氧MBR處理生活污水的研究。研究該工藝處理混合污水的效果及其膜污染的情況。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。，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。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。隨著除磷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”。中試實驗裝置 射流曝氣泵電磁流量計 PLC電器控制箱 真空負壓表 潛污泵圖26 實驗裝置實物圖 實驗用水本實驗采用人工配水，每天定時投加定量豆漿、尿素、磷肥。對膜進行清洗檢修，重新考察流量、壓力變化，在此條件下，選擇控制的最優條件。2）膜生物反應器中由于水泵和膜的水力剪切作用，使得污泥變的越來越細碎和難以沉降，這也會使反應器中上清液變得十分渾濁。但是出水氨氮除了試驗開始的幾天比較高，不太穩定之外，其余都維持在5mg/L以下。系統進水硝化氮在0上下波動，各反應池內硝化氮的含量波動較大，但趨勢保持一致，整體保持上升趨勢，主要是因為人工配水中氮的含量不確定，具有波動性。但是僅僅24小時不到濁度就恢復為正常水平，；COD也恢復到正常水平出水濃度僅為81mg/L。二是水力沖洗，何義量教授等分別對分置式、一體式MBR的水力沖洗做了研究， 10 min能有效恢復膜通量[23]。采用一定濃度的化學溶液對污染后的膜進行在線藥洗可以有效去除膜內表面滋生的微生物[44]。3．在高濃度、高微生物含量的污水中長期運行，膜的表面和內部將會受到細菌及有機物的污染，因此每隔34周進行一次在線化學藥洗，藥洗采用在線低壓浸潤方式。表41為其具體數據。 污泥沉降性能的研究污泥沉降性能是污泥形態中的一個重要指標，在傳統的工藝中，污泥的沉降性能嚴重影響出水水質，如果沉降性能差的話在實際工程應用中就迫使必須增大沉淀池的體積，造成投資費用的增加。綜合本實驗的防止膜污染和清洗的措施如下：1．在膜的下部設置空氣曝氣管，外連接曝氣裝置，利用曝氣產生的紊流對膜表面進行沖洗，防止懸浮物的附著和沉淀。2. 化學清洗　　化學清洗指用化學藥劑對污染過的膜進行沖刷或浸泡，以除去不可逆污染物質，是一種有效的膜通量恢復方法。目前，研究人員已經研究了一些行之有效的方法來減緩膜污染：如通過氣液錯流在膜表面形成剪切力；控制操作通量在一定的范圍內來阻止或延緩膜污染的發生。同時清洗后膜組件換上去以后分析上述4幅圖可以看出：對于總氮，膜完全沒有截留作用，所以對總氮的去除主要是依靠系統生化反應完成。當好氧池的COD濃度恢復后，缺氧池的亞硝化氮累積現象也基本消失。由此可見膜對于穩定出水水質起了關鍵性的作用。由于膜生物反應器是個封閉的系統，這些代謝產物由于膜的截留作用一直積累于反應器里。20天后污泥濃度達到6000mg/l，采用連續進水、連續出水、連續曝氣的運行方式，24小時不間斷運行，進水池與配水池儲備一天試驗用水，每天進行一次配水。本試驗將射流曝氣用于一體式膜生物反應器中，試驗用整套集成設備是自行設計加工而成。④工程上采取適當措施可以將回流污泥和內循環合并為一個外回流系統,因而流程簡捷,宜于推廣。MUCT工藝有兩個缺氧池,前一個接受二沉池回流污泥,后一個接受好氧區硝化混合液,使污泥的脫氮與混合液的脫氮完全分開,進一步減少硝酸鹽進入厭氧區的可能。，使之混合，而以不增加溶解氧為度。在好氧池中，有機物被微生物生化降解后濃度繼續下降；有機氮被氨化繼而被硝化，使NH3—N濃度顯著下降，但隨著硝化過程的進展，NO3—N的濃度增加， P將隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的速率下降。 研究內容本項目采用厭氧缺氧好氧+MBR組合工藝對豆制品污水的處理進行試驗研究。70年代初期，好氧分離式MBR處理城市污水的試驗規模進一步擴大。②提高顆粒平均粒徑顆粒粒徑的大小是產生膜孔堵塞的直接原因。膜使用壽命大大縮短。n 可以保持長時間的穩定膜通量而無需化學清洗。其工藝流程圖見圖18。首先污染物在膜中溶解擴散，再以氣態形式離開膜進入膜另側的混合液中，在混合液中由專性菌分解成COH2O等無機小分子。曝氣設備可設在膜組件的下方，產生的氣流向上；或豎直設于膜組件中間，產生水平氣流。傳統的活性污泥工藝的活性污泥濃度一般在3000～5000mg/l，而MBR工藝的活性污泥濃度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大減少了占地面積和土建投資，其土建占地約為傳統工藝的1/3。m2/h。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。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。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，%。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。 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。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。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。80年代以后，隨著膜制造技術的發展、膜分離工藝的完善、膜清洗方法的改進和污水廠出水水質要求的提高，MBR開始在污水處理行業得到應用。膜分離使污水中的大分子難降解成分，在體積有限的生物反應器內有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機物的降解效率。(2) 無泡曝氣膜生物反應傳統的曝氣系統采用的是鼓泡曝氣供氧，動力消耗大，氧氣傳質效率低，無法滿足微生物對氧的需求。[8]人用萃取膜生物反應器處理制藥工藝廢水(含有毒揮發性物質如DCM) ，證明不論從技術角度還是從經濟角度，它都優于這類廢水的傳統處理方法，像活性炭吸附法、空氣清洗法、氣提法等。生物反應器中混合液經抽液泵加壓提送至膜組件，在壓力作用下，混合液中的液相濾過膜組件而成為處理出水。n 分置式MBR的運行成本高，遠遠高于常規處理。（2）膜污染的形成根據近年來對于MBR膜污染形成因素的研究，可以得知影響膜污染形成因素主要有三個方面；膜的性質，混合液以及膜分離操