中试规模好氧移动床生物膜反应器处理生活污水
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本研究以中试规模的MBBR-实际生活污水为研究体系,首先考察了MBBR的快速启动策略及其控制因素和启动期间微生物的生长规律,然后对影响MBBR稳定运行的关键工程因素进行了研究,并比较了一级工艺与两级串联处理工艺的运行效果,最后建立了MBBR系统的基质降解动力学模型,目的是为MBBR系统处理实际废水的工程化应用提供参考,主要研究结果如下:1、考察了自然挂膜法与投加接种污泥法两种启动方式的启动效果。14天内两种启动方式均能完成反应器的顺利启动。但是采用自然挂膜法的最终生物膜浓度为1.2g/L,而接种污泥法的最终浓度为1.0g/L。2、考察了生物膜的浓度与耗氧速率及COD去除率之间的相关关系。随着生物膜浓度的增加,生物膜的耗氧速率呈现下降的趋势。当生物膜浓度为17.0-18.0gVSS/m2时,COD去除率达到最大值为47mgCOD/gVSS·h。3、研究了曝气量及进水有机负荷对启动过程的影响。曝气量过高或过低均不利于MBBR的快速启动。3.0m3/h的曝气量(气水比为10:1)有利于生物膜的附着。进水有机负荷的增加有利于生物膜生长。4、考察了影响MBBR系统工作特性的几个关键工程因素。本实验条件下,3.5m3/h的曝气量、18±2℃的操作温度及4h的水力停留时间能获得较好的COD去除率。5、比较了一级MBBR与两级MBBR工艺的处理效果。结果表明,一级工艺的COD和氨氮的去除率分别为82%和10%,两级串联工艺分别为90%和40%。两级串联处理工艺有助于不同底物的分别处理。6、初步分析了MBBR系统的污泥产率。可知,污泥产率为0.12-0.23gSS/gCOD,比传统活性污泥法的污泥产率低。7、建立了MBBR系统的基质降解动力学模型。以生活废水作为实验进水,温度为18±2℃,基质降解动力学方程为:
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6页 |
| 第一章 绪论 | 第7-12页 |
| 1.1 研究背景 | 第7-8页 |
| 1.2 移动床生物膜反应器(MOVING BED BIOFILM REACTOR,MBBR) | 第8-11页 |
| 1.2.1 MBBR 产生的背景 | 第8页 |
| 1.2.2 MBBR 的工作原理与结构特性 | 第8-10页 |
| 1.2.2.1 工作原理 | 第8-9页 |
| 1.2.2.2 结构特性 | 第9-10页 |
| 1.2.3 MBBR 工艺的研究及应用现状 | 第10-11页 |
| 1.3 研究意义与研究内容 | 第11-12页 |
| 1.3.1 研究意义 | 第11页 |
| 1.3.2 主要研究内容 | 第11-12页 |
| 第二章 MBBR 的启动策略及其控制因素 | 第12-22页 |
| 2.1 材料与方法 | 第12-14页 |
| 2.1.1 实验设备 | 第12-13页 |
| 2.1.2 实验用水 | 第13页 |
| 2.1.3 接种污泥 | 第13页 |
| 2.1.4 分析方法 | 第13-14页 |
| 2.2 实验结果与讨论 | 第14-21页 |
| 2.2.1 不同启动方式对挂膜启动过程的影响 | 第14-16页 |
| 2.2.2 启动过程中附着微生物与悬浮微生物的耗氧速率 | 第16-18页 |
| 2.2.3 自然挂膜启动过程中微生物相的生长变化情况 | 第18-19页 |
| 2.2.4 曝气量对挂膜启动过程的影响 | 第19-20页 |
| 2.2.5 进水有机负荷对挂膜启动过程的影响 | 第20-21页 |
| 2.3 小结 | 第21-22页 |
| 第三章 MBBR 处理生活污水的关键工程因素 | 第22-32页 |
| 3.1 材料与方法 | 第22页 |
| 3.1.1 主要设备 | 第22页 |
| 3.1.2 废水水质 | 第22页 |
| 3.1.3 分析项目与测定方法 | 第22页 |
| 3.2 实验结果与讨论 | 第22-31页 |
| 3.2.1 载体填充率对反应器运行效果的影响 | 第22-24页 |
| 3.2.2 曝气量对反应器运行效果的影响 | 第24-25页 |
| 3.2.3 温度对反应器运行效果的影响 | 第25-26页 |
| 3.2.4 进水底物浓度对反应器运行效果的影响 | 第26-28页 |
| 3.2.5 HRT 对反应器运行效果的影响 | 第28-29页 |
| 3.2.6 一级MBBR 与两级MBBR 串联处理工艺的比较 | 第29-30页 |
| 3.2.7 污泥产率的初步分析 | 第30-31页 |
| 3.3 小结 | 第31-32页 |
| 第四章 MBBR 基质降解动力学 | 第32-36页 |
| 4.1 材料与方法 | 第32页 |
| 4.1.1 废水水质 | 第32页 |
| 4.1.2 工艺流程及主要设备 | 第32页 |
| 4.1.3 分析项目及测定方法 | 第32页 |
| 4.2 MBBR 基质降解动力学模型的建立 | 第32-33页 |
| 4.3 模型求解及有机物降解速率常数K 的确定 | 第33-35页 |
| 4.4 模型的验证 | 第35页 |
| 4.5 小结 | 第35-36页 |
| 第五章 结论 | 第36-37页 |
| 参考文献 | 第37-39页 |
| 致谢 | 第39-40页 |
| 发表文章 | 第40页 |
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