生物铁-膜-生物反应器特性及膜污染机理研究

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1、素华大掌博士学位论文第一章绪论摘要本文利用膜生物反应器(MBR)和传统活性污泥法中的生物铁法二者各自的优点，首次将两者结合起来形成一种新型的MBR工艺——生物铁．MBR。生物铁．MBR和普通MBR在三种相同工况条件下进行平行对比试验，系统地对人工合成印染废水(活性艳蓝KN．R)的处理效果、混合液特性和膜污染进行了研究，在充分认识运行条件、微生物特性、系统运行特性三者之间关系的基础上，对其机理进行了探讨，得出了如下结论：1)通过在多种工况下运行，研究了在处理模拟印染污水的条件下，两系统的运行效果以及生物反应器的反应动力学，并对生物铁一膜生物反应器中膜组件和

2、生物铁污泥在MBR处理废水中的贡献做了初步评价。在生物铁MBR中，生物铁污泥对被截留的微生物代谢产物有比较强的降解能力和吸附能力，避免了难降解的微生物代谢产物在生物反应器中的积累，在改善膜出水水质的同时也对进水的冲击负荷有明显的提高。2)通过对两系统的混合液及微生物特性进行分析，研究了运行条件对生物铁法MBR与普通MBR的微生物特性影响的差异。生物铁污泥结构紧密，微生物相丰富。普通MBR随着污泥膨胀的发生，膜生物反应器需要较大的净水头压差来满足流量的要求，此结果可以间接反应出污泥膨胀期的膜污染程度较正常时严重，但生物铁污泥的良好性质能控制污泥膨胀的发生，

3、没有造成净水头压差的强烈波动。生物铁法MBR的平均粒径是85．5“m，普通MBR的平均粒径是62．69m，可见投加氢氧化铁絮体有利于改善污泥絮体结构，增大污泥粒径，提高污泥浓度，改善沉降性能等作用。为膜污染分析奠定基础和膜污染的控制提供了科学依据。3)通过对膜出水水质和污泥脱氢酶活性、好氧呼吸速率的测定，考察了铁离子浓度对生物铁MBR中铁离子浓度对系统运行特性的影响。反应器中上清液COD浓度都随着污泥中含铁量的增加而减小，反应器中上清液COD浓度都随着上清液中含铁量的增加而增加。这说明在本试验条件下，污泥含铁量在50mg／L'---'350mg／L的范围

4、内，污泥含铁量越大，反应器上清液中污染物质越少，通过膜过滤截留的污染物就越少；在三个不同工况条件下，随着污泥含铁量的升高，污泥的脱氢酶活性随之上升。这说明在本试验条件下，铁离子是作为激活剂对提高脱氢酶活性舂牛夫掌博士学位论文第一章绪论是有利的，可以提高污泥活性。4)通过对膜过滤分离特性的分析，研究了生物铁．MBR和普通MBR中膜过滤分离特性的规律，生物铁法MBR在减缓膜污染上存在着明显优势。生物铁污泥的总阻力约为普通MBR的总阻力的1／3，生物铁法MBR污泥比阻约为普通MBR污泥比阻的1／10，生物铁法MBR污泥的压缩系数n为1．26，普通MBR污泥的压

5、缩指数为O．69，说明生物铁法MBR污泥的可压缩性大，容易压缩。证明生物铁MBR是一种减缓膜污染的有效方法。5)通过对膜组件进行不同方法的清洗和膜通量的测定，得出了对普通MBR和生物铁MBR膜组件有效的清洗方法。本试验中，水力冲洗和双氧水清洗对普通MBR的膜污染去除效果比较理想，而酸洗和双氧水清洗对生物铁MBR的膜污染去除更能取得较好的清洗效果。6)通过对四种膜污染模型的分析，建立了生物铁一膜一生物反应器与普通膜一生物反应器各运行阶段的膜污染模式和初步的模型，以期为实际运行提供指导。关键词：印染废水；膜生物反应器；生物铁法；膜污染；氢氧化铁2东竿大掌博士

6、学位论文摘要ABSTRACTMembranebioreactor(MBR)andbio—ferricprocessofconventionalactivatedsludgesystemhavetheirownadvantages．Thisdissertationcombinedtheseadvantagesandformed．akindofnovelMBRprocess_—_Bio-ferricMBR．Bycomparisonwithbio．ferricMBRandMBRunderthreekindsofoperatingconditions，their

7、removale船ct，mixedliquorcharacteristicandmembranefoulingwereinvestigatedsystematicallyinsyntheticdyeingwastewater(ReactiveBrilliantBlueKN—R)treatment．Underthefoundationoffullymanifestedtherelationsofoperationconditions，microbialmetaboliccharacteristics&operationalperformance，there

8、lativemechanismswerestudiedandthefollowi