膜生物反应器处理医院污水的消毒及消毒副产物研究

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膜生物反应器(MBR)应用于医院污水处理工艺不但具有出水有机物和悬浮物浓度低、剩余污泥少等优点,且具有物理消毒作用。课题研究了在工程应用中采用MBR处理医院污水的消毒特征,MBR处理前后污水的氯消毒动力学、氯消毒副产物及其生物毒性。实验结果表明,由于膜和膜面沉积层的截留作用实现了MBR对指示微生物的有效去除,在工程应用中MBR对细菌总数和粪大肠杆菌的平均去除率分别达到2.0~3.9 log和2.8~4.0 log。MBR在连续运行22个月以后,由于膜丝的破损和老化,消毒效果有明显的下降趋势。采用次氯酸钠(NaClO)进行消毒试验,原污水出现明显的“拖尾现象”,其细菌总数和粪大肠菌群的变化符合对滞后和拖尾均有体现的Collins-Selleck模型。MBR出水具有极高的消毒效率,当有效氯浓度为3.0 mg/L,接触时间为2 min时,细菌总数和粪大肠菌群均不被检出,考虑消毒剂瞬时衰减的Chick-Waston模型对NaClO灭活MBR出水中细菌的灭活曲线有最佳拟合效果。为检测消毒前后医院污水中的卤代乙酸(HAAs),建立了离子色谱与固相萃取结合的分析方法。经过25倍预浓缩后,一溴乙酸的检出限为2.61μg/L,二溴乙酸的检出限为1.30μg/L,其余三种HAAs的检测限为0.48~0.82μg/L,准确度和精密度等测定结果符合一般分析要求。将该方法用于测定三个不同处理工艺的医院污水消毒前后水样中的HAAs,发现A、B和C三个污水处理站氯化消毒前后水样中HAAs的增长率分别为91.28%、63.61%和79.50%。对于医院原污水和MBR出水,要获得相同的CRT值,原污水投氯量显著高于MBR出水,相应耗氯量为MBR出水的510倍;且为了获得更高的CRT,原污水需要的投氯量的增量明显高于MBR出水。当CRT约为0.0075 mg·h/L时,MBR出水中粪大肠菌群即可不被检出,且放置6 h未见再生长现象,此时三卤甲烷、卤代乙酸和可吸附有机卤化物浓度分别为8.01μg/L、19.05μg/L和102.5μg/L,相应的生物毒性为8.96μg/L(以K2Cr2O7计)。要达到同样的消毒效果,原污水产生的生物毒性为MBR出水的4.5倍。
中文摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪论第8-23页
    1.1 研究背景第8-13页
    1.2 医院污水致水环境毒性污染物研究进展第13-15页
    1.3 膜技术对污水中病原微生物的去除第15-18页
    1.4 MBR去除污水中病原微生物的研究第18-19页
    1.5 污水氯消毒副产物(CDBPs)的研究第19-22页
    1.6 课题研究的目的和内容第22-23页
第二章 分析方法和MBR运行情况第23-29页
    2.1 试验分析项目和方法第23-25页
    2.2 工艺概述第25页
    2.3 反应器运行情况概述第25-26页
    2.4 水样的采集及其水质特点第26-29页
第三章 MBR在医院污水处理工程中的消毒特性第29-40页
    3.1 研究方法第29页
    3.2 MBR消毒效果分析第29-35页
    3.3 胞外多聚物与MBR消毒效果第35-39页
    3.4 小结第39-40页
第四章 MBR出水氯消毒动力学研究第40-56页
    4.1 研究方法第40-41页
    4.2 医院原污水的氯消毒第41-46页
    4.3 MBR出水氯消毒动力学研究第46-51页
    4.4 工程应用中MBR出水氯消毒第51-54页
    4.5 小结第54-56页
第五章 离子色谱法测定卤代乙酸分析方法的建立第56-69页
    5.1 前言第56-59页
    5.2 试验方法和材料第59-60页
    5.3 结果与讨论第60-68页
    5.4 小结第68-69页
第六章 氯消毒副产物三卤甲烷和卤代乙酸第69-86页
    6.1 前言第69-72页
    6.2 污水氯化折点与 DBPs 的生成第72-73页
    6.3 氯与消毒副产物生成势动力学研究第73-77页
    6.4 氯化消毒 THMs 和 HAAs 的形成第77-84页
    6.5 小结第84-86页
第七章 可吸附有机卤化物及生物毒性分析第86-102页
    7.1 概述第86-90页
    7.2 研究方法第90-92页
    7.3 氯化消毒与医院污水中AOX的生成第92-97页
    7.4 医院污水生物毒性分析第97-101页
    7.5 小结第101-102页
第八章 结论和建议第102-106页
    8.1 结论第102-104页
    8.2 建议第104-106页
参考文献第106-119页
发表论文和科研情况说明第119-120页
致谢第120页
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