一體式厭氧流化床—膜生物反應(yīng)器處理生活污水試驗研究

【摘要】：伴隨我國經(jīng)濟的快速發(fā)展及城市人口的逐漸增多，水資源與能源短缺、城市生活污水排放量劇增等棘手問題日益凸顯出來，在我國倡導(dǎo)低碳環(huán)保體系的同時，生活污水的再生利用成為眾多專家學者的研究熱點之一。試驗通過利用新型一體式厭氧流化床-膜生物反應(yīng)器（integrated Anaerobic Fluidized-bed MembraneBioreactor，iAFMBR）處理城市生活污水以實現(xiàn)低碳出水排放及高效能源回收。 新型iAFMBR反應(yīng)器是將膜組件置于厭氧流化床反應(yīng)器內(nèi)部并且利用圓柱形隔板與主反應(yīng)區(qū)分隔開，經(jīng)過內(nèi)外筒及膜組件的綜合作用達到污水凈化的目的。試驗期間研究了不同HRT與溫度對iAFMBR處理生活污水效能的影響。 試驗結(jié)果表明，在35℃、HRT=8h條件下，iAFMBR經(jīng)過兩個月的啟動期，系統(tǒng)達到穩(wěn)定的有機物去除效果及甲烷氣體產(chǎn)量，出水COD低于100mg.L~(-1)，COD去除率穩(wěn)定在75%左右，甲烷氣體產(chǎn)量保持在400mL/d以上。 HRT的變化對iAFMBR運行效能影響顯著，當HRT大于等于6h時，有機物去除效果穩(wěn)定在74%以上，出水中揮發(fā)性有機酸含量積累較少；HRT減小到4h時，iAFMBR的COD去除率明顯下降，出水中乙酸含量明顯上升。在HRT為6h時單位進水COD轉(zhuǎn)化為甲烷氣體量達到最高，甲烷的平均日產(chǎn)量為1013.3mL/d，能源回收率達到最高，此時膜污染周期為24d，膜污染發(fā)生時的混合液與濾餅層中微生物代謝產(chǎn)物以EPS為主，且蛋白質(zhì)含量高于多糖含量。另外，內(nèi)筒中投加GAC可以有效減緩膜污染。 溫度的改變對iAFMBR處理效能具有顯著影響，隨著溫度的降低有機物去除率逐漸減小，出水中揮發(fā)性有機酸含量逐漸增多，日產(chǎn)氣量逐漸減少，低溫對iAFMBR影響明顯，各指標變化幅度較大，但基于iAFMBR流化床系統(tǒng)及內(nèi)筒作用，與傳統(tǒng)厭氧工藝相比仍存在一定優(yōu)勢。另外，常溫25℃時單位去除COD轉(zhuǎn)化為甲烷量達到最高，膜污染周期達到最長25d。 iAFMBR放大到實際工程中與某水廠A~2O工藝相比構(gòu)建投資成本為A~2O工藝的1.15倍，但運行成本的投資減少24.7%，并且減小了83.3%的占地面積，處理后的出水用于農(nóng)田灌溉的年回用價值為26.28萬元，同時iAFMBR產(chǎn)生的能源性氣體每年可創(chuàng)造4.57萬元的電能價值。iAFMBR工藝緩解了目前水資源及能源緊缺現(xiàn)狀，同時創(chuàng)造了經(jīng)濟價值，從長遠角度來看，在水處理方向iAFMBR工藝具有較大應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】：厭氧 流化床 膜生物反應(yīng)器 生活污水 能源回收
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X799.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 城市生活污水的處理現(xiàn)狀10-11
• 1.3 厭氧工藝處理生活污水的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.4 厭氧流化床反應(yīng)器（AFBR）的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 污水處理中膜技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.6 研究目的和意義17-18
• 1.7 主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 試驗材料與方法19-24
• 2.1 試驗材料19-21
• 2.1.1 試驗裝置19-20
• 2.1.2 試驗用水20-21
• 2.1.3 接種污泥21
• 2.2 試驗方法21-24
• 2.2.1 水質(zhì)與污泥檢測項目與方法21-22
• 2.2.2 消化氣體檢測方法22
• 2.2.3 膜污染檢測指標與方法22
• 2.2.4 EPS 與 SMP 的提取與測定22-24
• 第3章 HRT 對 iAFMBR 處理生活污水效能的影響24-44
• 3.1 iAFMBR 反應(yīng)器的啟動24-27
• 3.1.1 COD 的去除效果25-26
• 3.1.2 消化氣體的產(chǎn)量26-27
• 3.2 不同 HRT 對 iAFMBR 處理效能的影響27-40
• 3.2.1 HRT 對 COD 去除效果的影響27-30
• 3.2.2 HRT 對消化氣體產(chǎn)量的影響30-32
• 3.2.3 HRT 對揮發(fā)性有機酸積累的影響32-35
• 3.2.4 不同 HRT 下碳平衡分析35-37
• 3.2.5 HRT 對膜污染的影響37-40
• 3.3 顆粒活性炭作用下的 iAFMBR 膜污染特征分析40-43
• 3.3.1 TMP 變化40-41
• 3.3.2 EPS 和 SMP 中的蛋白含量和多糖含量41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 溫度對 iAFMBR 處理生活污水效能的影響44-57
• 4.1 溫度對 COD 去除效果的影響44-47
• 4.1.1 外筒 AFBR 的 COD 去除效果44-46
• 4.1.2 iAFMBR 的 COD 去除效果46-47
• 4.2 溫度對有機物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的影響47-52
• 4.2.1 溫度對有機物轉(zhuǎn)化為 VFAs 的影響47-49
• 4.2.2 溫度對有機物轉(zhuǎn)化成能源性氣體的影響49-50
• 4.2.3 碳平衡分析50-52
• 4.3 溫度對膜污染的影響52-55
• 4.3.1 TMP 的變化情況52-54
• 4.3.2 EPS 和 SMP 中的蛋白質(zhì)和多糖含量54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第5章 iAFMBR 處理生活污水經(jīng)濟效益評價57-62
• 5.1 工藝部分57-58
• 5.2 基建投資成本58-59
• 5.2.1 土建成本58
• 5.2.2 電氣設(shè)備成本58-59
• 5.3 運行費用59
• 5.4 資源回收利用價值59-60
• 5.4.1 污水回用59-60
• 5.4.2 能源回收60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-69
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及其它成果69-71
• 致謝71

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