序批式移动床生物膜反应器处理生活污水的实验研究

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本课题结合国内外最新研究进展,以序批式移动床生物膜反应器(Moving Bed Sequencing Batch Biofilm Reactor,MBSBBR)为研究对象,研究了污泥和悬浮生物膜的培养过程和工艺装置的启动调试,在分析MBSBBR脱氮除磷效果影响因素的基础上提出了最优运行参数;并深入研究了系统对污染物的去除机理,重点分析了MBSBBR系统中同步硝化反硝化和同步脱氮除磷现象。实验结果表明:采用周期性的厌氧/好氧/缺氧方式运行,通过提高COD负荷,增大水力剪切力以改善传质条件,可促进复合污泥中的聚磷菌和反硝化聚磷菌的形成和累积。培养驯化末期,复合污泥对NH4+-N去除率接近100%,对COD和TP的去除率分别达到90%和85%以上。复合污泥中的活性污泥沉降性好(SVI<70.0ml/g,MLSS约3000~4200mg/L),悬浮生物膜形态完整、结构致密、外观呈棕黄色,主要是由球菌和长短不一的杆菌组成,表面附着大量原生动物和微型后生动物,各种原生动物和微型后生动物均表现出良好的生物活性。通过调节MBSBBR的COD负荷、各阶段运行时间等参数,确定了最优运行条件:温度为20-25℃,pH值为6.5-8,厌氧(DO<0.2 mg/L)150min,曝气(DO为1.5~2.0mg/L)210min、缺氧(DO<0.5mg/L)90min、沉淀30min。系统稳定运行6个月的结果表明:MBSBBR系统对氮、磷和有机碳去除效果好且稳定,当系统进水氨氮、总氮、总磷和COD浓度分别为15~50mg/L,16.7~54.9 mg/L,8~15mg/L和200~450mg/L时,系统对氨氮、总氮、总磷、COD的平均去除率可达到99.8%,90.7%,95.8%,95%。合适的启动调试和污泥驯化是MBSBBR工艺成功运行的前提条件。由于MBSBBR的序批运行方式和存在的浓度扩散梯度,能同时富集不同的微生物种群,使系统中微生物生态系统更稳定,抗负荷冲击及自身恢复调节能力提高。大量反硝化聚磷菌与硝化菌同时在复合污泥中富集,使得反硝化聚磷菌在吸磷的同时可以进行反硝化脱氮,利用其体内PHB的“一碳两用”来实现同步脱氮除磷,解决了反硝化细菌和聚磷菌对碳源需求的矛盾,达到了节省碳源和能源的双重目的,而且减少了剩余污泥量。MBSBBR工艺去污效果良好稳定,符合我国国情要求,市场前景将十分广阔。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第1章 绪论第12-26页
    1.1 污水的来源第12-14页
    1.2 我国水污染现状第14-17页
        1.2.1 地表水污染第14-15页
        1.2.2 地下水污染第15-16页
        1.2.3 全国废水排放情况第16-17页
    1.3 生活污水的处理第17-24页
        1.3.1 我国生活污水处理现状第17页
        1.3.2 城市污水处理工艺和技术第17-21页
        1.3.3 我国城市污水处理存在的问题第21-23页
        1.3.4 我国城市污水处理的对策第23-24页
    1.4 本课题的意义和主要内容第24-26页
第2章 MBSBBR 工艺理论基础第26-45页
    2.1 生物脱氮第26-36页
        2.1.1 传统生物脱氮机理第27-30页
        2.1.2 其它生物脱氮机理第30-32页
        2.1.3 生物脱氮反应动力学和影响因素第32-36页
    2.2 生物除磷第36-41页
        2.2.1 传统生物除磷机理第36-37页
        2.2.2 反硝化除磷机理第37-38页
        2.2.3 生物除磷动力学第38-39页
        2.2.4 生物除磷的影响因素第39-41页
    2.3 序批式反应器动力学分析第41-45页
        2.3.1 完全混合反应器与SBR 反应器的比较第41-43页
        2.3.2 推流式与 SBR 法反应器比较第43-45页
第3章 MBSBBR 实验装置和检测分析方法第45-53页
    3.1 MBSBBR 装置和实验废水第45-46页
    3.2 悬浮填料第46-49页
        3.2.1 悬浮填料的种类第46-48页
        3.2.2 悬浮填料的特点及其使用性能第48-49页
    3.3 MBSBBR 工艺基本流程第49页
    3.4 MBSBBR 与 SBR 工艺性能特点的比较第49-50页
        3.4.1 SBR 的工艺特点第49-50页
        3.4.2 MBSBBR 的工艺特点第50页
    3.5 MBSBBR 工艺在我国南方城市污水处理中的应用第50-51页
    3.6 分析项目与方法第51-53页
        3.6.1 水样的处理和保存第51页
        3.6.2 检测项目与检测方法第51-53页
第4章 MBSBBR 的启动和污泥驯化第53-61页
    4.1 污泥驯化方案第54-55页
    4.2 污泥驯化结果第55-58页
    4.3 复合污泥形成过程的微生物特性分析第58-59页
    4.4 结论第59-61页
第5章 MBSBBR 工艺的优化调试第61-70页
    5.1 优化试验方案第61-62页
    5.2 实验用水第62页
    5.3 实验结果与分析第62-69页
        5.3.1 厌氧阶段的优化第62-64页
        5.3.2 好氧阶段的优化第64-65页
        5.3.3 缺氧阶段的优化第65-66页
        5.3.4 优化工艺处理效果第66页
        5.3.5 优化工艺直接启动试验结果第66-69页
    5.4 结论第69-70页
第6章 系统去污机理和影响因素第70-76页
    6.1 MBSBBR 脱氮除磷的机理实验分析第70-72页
    6.2 MBSBBR 系统中 SND 现象第72-74页
    6.3 进水水质对MBSBBR 性能的影响第74-75页
    6.4 结论第75-76页
结论第76-80页
参考文献第80-87页
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录第87-88页
致谢第88页
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