张西旺[1]2003年在《新型膜生物反应器开发及性能研究》文中认为膜生物反应器(MBR)作为一种高效水处理设备，处理效果良好、运行稳定、应用范围广，在废水处理和污水回用中具有广泛的应用前景。因此，优化膜生物反应器设计和运行，开发低耗、多能、耐用的设备对MBR早日走向大规模应用具有重要意义。 本文通过对比国内外研究成果，寻求最佳膜生物反应器的设计和运行参数，并根据水解酸化和加压溶气原理开发了两类新型反应器—水解+好氧MBR及加压MBR。通过小试、中试及实际工程考察了气水比、水力停留时间、进水浓度、操作压力、温度等因素对处理效果的影响；研究了膜通量衰减规律，并尝试了空曝、反冲、化学清洗等不同的膜污染防治措施；在试验和理论分析的基础上，本文对膜污染阻力的构成进行了分析；另外，本文还对压力场下污泥特性进行了初步探索。试验表明： 1．水解+好氧MBR具有高效脱氮效果。对于高氨氮小区生活污水，当进水氨氮为85～115mg／L时，出水氨氮浓度低于5mg╱L，去除率高达95％以上。并且，出水其它指标完全达到《生活杂用水水质标准》GJ25.1—89中洗车和扫除标准。 2．水解+好氧MBR具有高效有机物去除效果。处理高浓度易降解有机废水(餐饮废水)时，当进水COD、NH_4-N分别为2980mg／L和17.26mg／L时，出水COD、NH_4-N分别为58.5mg／L和1.22mg／L，去除率分别达到98％和93％；处理难降解TNT废水时，通过外加碳源，TNT由70～80mg／L降至0.5mg／L以下，去除率达到92.9％以上。 3．加压MBR具有高效有机物去除效果。处理合成淀粉废水时，COD由1545mg／L降至20mg／L，去除率为98.7％；增加水解酸化预处理后，处理效果明显增强。当进水COD为13864mg／L时出水COD仅为57.14mg／L；当进水COD高达25680mg／L时，系统COD去除率依然能高达89.8％，容积负荷达到10.27kgCOD／m~3·d。 4．膜污染污染阻力主要由凝胶极化阻力R_p和内部污染阻力R_(if)构成。无水解预处理时，加压MBR膜污染阻力中凝胶极化阻力R_p和内部污染阻力R_(if)分别占总污染阻力的50％和36.1％；有水解预处理时，R_p和R_(if)分别占总污染阻力的44.94％和32.13％。
王光辉[2]2014年在《新型钟摆式膜生物反应器构建及膜污染控制》文中研究表明膜组件作为膜生物反应器的主要组成部分之一,它的性能及经济性是影响MBR推广与应用的重要因素。研究表明,提高MBR膜表面的剪切速率能够有效地缓解膜污染。本论文从运动剪切方式入手,设计出具有一定的旋转角度的新型钟摆式膜组件,通过提高膜组件对水、气等流体扰动的敏感性和增加气泡与膜面弹性碰撞,来抑制污泥颗粒在膜表面的吸附与沉积,并降低膜分离中的浓差极化现象,有效控制膜污染。与其它动态膜相比,钟摆式膜组件具有独特的优势,其包括：(1)摇摆周期性变化,使膜组件与混合液体处形成交变剪切流场,有利于减轻膜污染；(2)实现膜旋转角度及频率的无极转变,易于操作控制；(3)降低了动态膜运行能耗,节约使用成本。本课题拟采用垂直钟摆运动浸没式膜生物反应器(Mode-1 (V))处理难降解含油废水,通过与传统浸没式膜生物反应器(Mode-2 (T))进行对比,分析水体剪切力的增强对含油废水处理效果、膜渗透性能以及反应器内微生物形态和特性的影响。结果表明,两种处理系统对废水的化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)及含油率的平均去除率都保持在80.0%以上,但是与传统浸没式反应器相比, Mode-1 (V)反应器对含油废水处理上显现出较高的降解效果。这表明膜组件摆动带来的水体剪切力增强可有效促进油分子与微生物之间的接触,从而提高对废水的降解效率。其次,在膜渗透性能方面,新型钟摆式膜组件具有更优越抗污染能力,运行一周期(30 d)膜通量最终维持在22.0 L/m_2h·bar (Mode-1 (V)),是传统浸没式MBR系统通量3.3 L/m_2h·bar (Mode-2 (T))的7倍左右。通过对污染后膜的电镜分析,发现与静态膜组件相比,钟摆式膜组件表面形成的滤饼层较薄而且结构疏松,这种由于剪切力增强导致产生的松散结构有效减缓膜污染,提高膜出水通量,延长膜使用寿命。此外,还考察了剪切力增强对微生物形态和特性进行了分析,结果发现,Mode-1(V)系统中的活性污泥平均粒径为80.5 μm(r=50 rpm)、104.5μm(r=20 rpm)、73.9 μm (r=70 rpm)而Mode-2 (T)系统的活性污泥平均粒径为91.1μm,这表明膜组件适当的摆动有助于增加污泥颗粒大小,但当摆动频率过大时反而会抑制污泥颗粒的增大。同时,还发现Mode-1 (V)系统中活性污泥的相对疏水性得到明显提高,由65.4%增加到92.3%,而Mode-2 (T)系统则维持在65.0%左右。通过电子显微镜表征分析,发现膜组件运动对微生物形态产生一定的影响,与Mode-2(T)相比,Mode-1 (V)中菌胶团紧密度有所降低。从降解效果和膜抗污染结果分析表明,垂直钟摆浸没式膜生物反应器在难降解有机废水处理中表现出较大发展潜力。
谭译[3]2007年在《新型膜生物反应器的研究》文中认为膜生物反应器(membrane bio-reactor，MBR)技术具有传统方法所不及的许多优点，具有很好的应用前景。高能耗、膜污染是影响MBR工艺推广应用的两大瓶颈。本研究从曝气方式入手提出了一种新型射流曝气膜生物反应器，用射流器取回流泵和鼓风机回流混合液和曝气。在实验室条件下对小试反应器进行了为期100余天的研究。研究结果表明：射流曝气能达到非常好的充氧性能，反应器内溶解氧浓度保持在6mg／L～8mg／L之间；反应器内实现了良好的泥水混合保证了较高的污泥浓度，MLSS浓度在4000mg／L～7000mg／L之间；叁种泥龄下(80天、40天、20天)，分别改变四种进水负荷。无论泥龄和进水容积负荷如何变化，均得到稳定而优质的出水：系统COD去除率均大于90％，NH_3-N去除率基本在95％以上，浊度去除率高达99％以上，出水浊度小于1NTU，出水无色无味；比较而言，MBR采用较长的泥龄能得到更好的污染物去除效果；通过膜污染后的叁次清洗，摸索出最为有效的清洗方法为：30℃左右的0.4％NaClO和0.4％NaOH洗液清洗半小时30℃左右的温水清洗半小时→30℃左右的0.4％NaClO和0.4％NaOH洗液清洗半小时，并认为温度对膜污染及清洗效果有重要影响。研究发现射流曝气引起的污泥过碎有利有弊，并提出了改进措施。
石尔[4]2007年在《硅橡胶（PDMS）复合膜结构及渗透蒸发应用研究》文中研究指明渗透蒸发是一种新型膜分离技术，对共沸或近沸混合体系的分离，微量水或有机物的脱除以及有机-有机混合物的分离等具有独特的优越性，在石油化工、制药、食品、环境、生物、能源等工业领域中具有广阔的应用前景。硅橡胶(PDMS)膜作为迄今研究最多的有机相渗透蒸发分离膜材料之一，对其结构和性能进行深入研究，剖析其分离性能的传递机理，对于优化制膜技术和高性能膜的开发及工业应用，具有重要的理论和实际意义。本论文对硅橡胶复合膜结构及其渗透蒸发性能展开了较为系统的研究，同时进行了PDMS膜用于渗透蒸发过程对白酒风味成分重整、苹果原汁发酵制造白兰地和酸性饮料产品、连续发酵生产燃料乙醇叁方面的应用研究。主要工作分为四个部分：1．活性皮层和支撑层之间的界面层对PDMS复合膜渗透性能的影响用两种分别具有聚砜(PSF)和聚酰胺(PA)支撑层材料的PDMS复合膜对低浓度乙醇-水溶液进行渗透蒸发性能实验，对不同操作条件下，两种膜的渗透性能进行实验研究发现：PDMS-PA复合膜的比渗透率超过PDMS-PSF复合膜至少7倍。应用串联阻力模型定义各段阻力对渗透物的传递方程，分析了活性皮层和支撑层之间的界面层对PDMS复合膜渗透性能的影响。通过复合膜断面的SEM分析和元素分布的EDS分析，发现PDMS材料作为顶部分离活性层与不同支撑层材料复合时表现出不同的结构形态。PDMS侵入PSF支撑层约2μm，但对复合膜分离性能产生显着影响，该侵入层产生的阻力超过了PDMS侵入PA支撑层的阻力，也超过了PDMS固有阻力。表明界面层处膜的材料组合和物理结构是影响膜性能的关键因素之一。2．PDMS膜渗透蒸发过程用于改进中国新型白酒品质的研究采用自行研制的PDMS平板复合膜，对中国新型白酒在30℃，35℃和40℃和10mmHg的下游侧压力下进行渗透蒸发分离实验，通过渗透液和渗余液中的芳香物质的气相色谱分析发现PDMS复合膜对白酒中的风味成分表现出良好的选择透过性。原酒中5种酯类(乳酸乙酯除外)和乙缩醛的分离效率达到100％，其他醇类(除甲醇)的分离效率为80％，乙醛的分离效率超过87％。40℃时乙醇的平均渗透通量达到了3539g／m~2·h。对分离得到的酒液进行感官分析显示重新组合的新酒的感官质量大大优于原酒。研究表明渗透蒸发用于改进白酒品质是一项有前景的技术。3．硅橡胶膜生物反应器苹果原汁发酵生产白兰地和低醇酸性饮料研究构建了一套有效体积为5L、膜面积为0．08m~2的实验装置，采用专门培养的菌株，在25℃进行发酵实验，确定了硅橡胶膜生物反应器苹果原汁发酵技术的稳定工艺模式。通过高效和选择性地分离苹果原汁发酵液中的乙醇及其他芳香物质，实现了挥发性发酵产物的原位分离，减轻了产物抑制，提高了糖酒转化率，缩短了生产周期。通过对发酵液和分离产物的初步分析，发现膜下游侧收集的渗透冷凝液能制成高品质的白兰地原料酒，而上游的渗余液则可用于制成苹果原汁酸性发酵饮料。研究结果为PDMS膜生物反应器系统用于苹果汁发酵、加工生产具有高附加值产品提供了实验依据。4．硅橡胶膜生物反应器封闭循环连续发酵制造燃料乙醇放大系统研究在装配膜面积为0．08m~2的硅橡胶膜生物反应器系统上进行乙醇连续发酵燃料乙醇生产的放大实验研究。以安琪工业酵母作为发酵微生物和工业葡萄糖作为碳源基质，实验研究了该系统在长期运行过程中的发酵反应动力学参数和膜传质动力学参数等基本性能。当发酵罐中乙醇浓度为30-60g／L时，得到质量浓度为17％-28％的冷凝渗透液。在连续运行中，细胞浓度维持在10-24．8g／L，料液罐中葡萄糖浓度大约为30-50g／L，乙醇的体积产率为2．33-3．99g／(L·h)，膜的渗透通量和分离因子分别为800-1050g／(m~2·h)和5．1-8．6。在连续269 h运行中，得到乙醇1999 g，基质转化率为87．2％，碳回收率为89．5％，产生的废液量大约为传统间歇发酵过程的22．2％左右。进行了酿酒酵母连续发酵生成乙醇和产物原位分离的耦合动力学研究。建立了耦合过程中细胞生长、产物合成和基质消耗随时间变化的数学模型。该模型计算结果与实验值吻合良好，可较好地预测膜生物反应器稳定操作参数，对该类膜生物反应器的开发设计和操作具有指导意义。
徐晓静[5]2010年在《新型螺旋膜组件及其在水处理中的应用研究》文中提出膜一生物反应器(MBR)集生物反应器的生物降解和膜的高效分离于一体,与传统的生化污水处理技术相比,具有出水水质好且出水可直接回用、设备占地面积小、污泥浓度高、剩余污泥产量低和便于实现自动控制等优点,在污水处理中的应用越来越广泛。在膜生物反应器技术的研究与发展中,生物降解(活性污泥)法已是成熟技术,因此膜一生物反应器技术应用与发展的关键在于膜材料及膜组件的性能与成本。由于膜组件是膜生物反应器(MBR)应用的基本单元,膜组件种类不同决定着MBR性能的差异,所以组件的优化设计有着重要的意义,在减缓膜污染和提高膜通量方面的作用是不容忽视,合理的膜组件设计不仅对降低膜污染有重要作用,还可以通过其外形的优化减小系统的动力耗费。针对目前膜组件形式存在的缺点,本论文从仿生学原理出发,设计具有一定的旋转角度的新型螺旋膜组件,从而提高膜组件对水、气等流体扰动的敏感性,产生膜的振动摇摆,并增加气泡与膜面弹性碰撞,从而降低膜分离中的浓差极化现象,有效控制膜污染,提高膜分离效率和通量,并且降低膜分离能耗。通过对不同长宽比、不同旋转角度的膜组件的性能测试,确定膜组件的最佳几何构型,并利用两相流体力学及气泡动力学,分析气泡与曲面的相互碰撞及相互作用,从理论上说明气流、液流对膜组件通量衰减及节流效率的影响。最后,把新型膜组件放入SMBR中,处理模拟生活污水,测定其运行条件及处理效果。研究发现：螺旋膜组件与常规平板膜组件相比,具有更优越的过滤性能和抗污染能力。在MBR中,螺旋膜组件表面形成的滤饼层结构疏松,不但有助于提高出水水质,而且能有效减轻不可逆污染。在曝气量对膜组件性能影响的测试中,提高曝气强度,螺旋膜的传质系数增量幅度比平板膜大,而降低曝气量时,螺旋膜组件通量衰减仍然慢于平板膜组件且截留率不下降,这很好得说明螺旋膜组件在减缓膜污染的同时,具有节省曝气能耗的潜力。
苗峻赫[6]2012年在《膜生物反应器净化低浓度有机废气中生物膜生长与传输特性研究》文中研究说明大气环境污染已成为我国目前较为突出的环境问题之一。尤其在大型工业生产过程以及日常生活中产生的大量挥发性有机废气不仅严重破坏了自然生态环境并威胁到人类健康。目前，处理有机废气的方法有物理法、化学法、生物法等。而生物法处理有机废气以其流程和设备较简单，对有用原材料消耗少，运行能耗和费用低、安全可靠、能够有效降低二次污染等优点，成为环境治理研究的热点之一。膜生物反应器（Membrane Bioreactors，MBR）是膜分离技术和微生物生化降解作用相结合的一种的新型废气处理方式，它能有效避免传统生物反应器存在的液相传质阻力、堵塞等缺点。在MBR中，气相和液相由具有选择透过性的膜材料分离，生物膜附着在液相侧的膜材料表面，有机废物在浓度差的驱动下从气相侧透过膜材料传输到生物膜内；在生物膜内有机物在传输过程中被微生物代谢降解，产生的代谢产物从生物膜内传输到液相主流区。MBR的降解过程包括由气-液组成的两相流动、传质和生化反应等，其中生物膜结构和物质传输特性对MBR生化降解性能有着重要影响。本文从工程热物理学科角度出发，利用本实验室筛选的假单胞菌作为高效降解菌种，设计了便于生物膜生长结构观察和废气处理的可视化平板式膜生物反应器，研究了膜生物反应器启动过程过程生物膜结构的变化特性以及不同甲苯浓度、气相流量、液相流量条件下形成的生物膜结构，并讨论了不同生物膜结构对反应器内甲苯的传输和降解性能的影响。同时以碳布和纳米碳粉颗粒为材料，研发出新型膜材料MBR并进行了降解性能试验，主要研究成果如下：1.设计和制作可视化平板式MBR，并通过筛选和鉴定得到对甲苯具有较强降解性能的菌种，利用该菌种进行生物膜生长特性试验研究。生物膜细菌以短杆状为主，同时也存在长杆状菌;2. MBR生物膜成膜期间，生物膜厚度，生物量，生物膜干重都先呈一个明显的增长趋势，然后趋于平稳；成膜初期（2—6天），循环液中无机营养物质充足，生物膜干重和生物量都有一个迅速的增加，使得底物甲苯的消耗量有了快速增长，甲苯的去除效率也快速提升。成膜后期（8—14天）整体菌落的分布越来越密集，导致传质阻力增加，使得生物量的增加减缓。稳定后的生物膜中微生物生成量与衰亡量相当，形成了一个较高且稳定的去除效率；3.通过对甲苯进口浓度对生物膜成膜影响的研究，发现生物膜的干重以及生物量首先随着浓度的增加而增长，继续增加甲苯浓度反而使其降低，最佳甲苯进口浓度为1.5g/m~3。在该条件下形成了干重为3.35mg/cm~2，厚度为449.8μm的致密生物膜，且该条件下形成的生物膜有着最大的活性生物量11.05224μg，从而使整个膜生物反应器有着最好的降解性能，去除效率达到87.55%，且生化降解量达到10.61gmin~(-1)·m~(-3)。过低或过高的甲苯浓度形成生物膜有着较大的孔隙率，虽然利于甲苯传输，但活性生物量的降低，抑制了生化降解甲苯速率，降低MBR的去除效率；4.研究了进口甲苯气体流量对生物膜结构的影响，发现随反应器进口甲苯气体流量的增加，生物膜变得相对稀疏。生物膜厚度在进口气体流量为20ml/min时最大，生物膜干重也达到最大值4.75g/cm~2，且生物膜具有较大的生物量和适中的孔隙率，在该条件下形成的生物膜具有较高的生化降解性能；5.生物膜结构随反应器液相侧流量的减小变得更加致密，生物膜厚度在进口溶液流量为20ml/min时达到最大，此时生物量也最高，细菌菌落分布均匀，该条件下形成的对于甲苯的去除效率最高；6.采用碳布作为基质，利用纳米碳粉颗粒对对其进行憎水处理，开发出一种新型膜材料作为MBR的渗透膜，实验发现微生物极易附着在该渗透膜表面形成稳定的生物膜，生物膜成膜周期较短，采用该新型膜材料的MBR最佳去除效率可达88.9%。
叶茂盛[7]2008年在《工业滤布抗污染动态膜的制备、表征及性能研究》文中进行了进一步梳理膜生物反应器(Membrane Bio-Reactors,MBRs)是污水处理和中水回用领域最有前途的工艺。它把膜分离过程与生物降解结合起来,取得高效的固液分离和出水效果。然而,膜组件昂贵的价格和其运行过程中难以控制的膜污染现象,导致MBR的投资和运行费用增加,最终限制了该技术的广泛应用。因此研究制备廉价的高抗污染性能的过滤膜对MBR在我国的推广应用具有重要的意义。近年,利用具有一定特性的颗粒物质在廉价的大孔径过滤介质的表面和内部形成动态膜的技术成为该研究的热点。本研究利用廉价易得的工业滤布作为膜基质,形成多种抗污染预涂动态膜,并对它们的制备、表征和性能进行了深入研究,同时利用气泡与平板的作用模型对平板膜组件的外形结构进行优化设计。首先,利用平均粒径为22.8μm的粉末活性炭(Powder Activated Carbon,PAC)作为预涂剂,在工业滤布表面形成预涂PAC动态膜。通过清水过滤和标准浊度溶液的截留实验,考察不同厚度PAC动态膜清水阻力和截留能力的变化,结果表明预涂PAC动态膜属于滤饼过滤型动态膜,其最佳厚度为0.3±0.05 mm。但是,浸没式膜生物反应器(Submerged Membrane Bio-Reactor,SMBR)中由下方曝气产生的膜面剪切作用能够在一定程度上破坏滤饼过滤型动态膜的稳定运行,研究发现MLSS低于8000 mg·L~(-1)时的活性污泥混合液可以近似看作牛顿流体,试验证明利用湍流边界层理论计算滤饼过滤型动态膜的稳定曝气量的实用性,因此PAC动态膜在SMBR中的稳定运行采用由供氧曝气量逐渐调节到稳定曝气量的操作方式。通过预涂PAC动态膜与自生生物动态膜(Self-Forming Dynamic Membrane,SFDM),以及中空纤维膜(Hollow Fiber Membrane,HFM)组成的SMBR系统在处理模拟生活污水的对比试验,发现PAC动态膜具备较好的性能,其操作压力在43天内上升到42 kPa,出水效果和中空纤维膜相当,COD和氨氮的去除率分别为97.1%和76.1%。污染后的PAC动态膜只需进行干燥处理即可脱落,进行再生,无需消耗化学试剂,特别是PAC动态膜的造价不超过每平方米25元的价格优势,能保证其在实际应用中的潜力。另外,如果利用具有强负电性的阴离子表面活性剂或具有强亲水性的SiO_2和TiO_2等物质进一步吸附在预涂PAC动态膜表面和内部,将会取得更优质的运行效果。其次,本论文针对导致膜污染主要物质溶解性有机物(Soluble Microbial Products,SMP)和胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)所具有的高疏水性和高电负性,制备一种新型的预涂剂——聚乙烯醇微球(Poly-Vinyl Alcohol Microsohere,PVA-MS)。通过PVA和戊二醛乳化交联所制备的PVA-MS具有良好的分散性,平均粒径为1.2±0.1μm。通过红外光谱分析和Zeta-电位测量结果发现PVA-MS表面富含羟基,具有很强的亲水性和电负性,其Zeta-电位受PH值得影响明显,在pH=11时最小为-87.25mV。随后,分别利用静电自组装和过滤预涂的方法在工业滤布表面和内部制备对称无滤饼标准型、不对称标准过滤型、对称完全堵塞型叁种类型的PVA-MS动态膜。静态亲水接触角的测量证明PVA-MS动态膜均具有较好的亲水性,它们的清水过滤阻力分别为1.02×10~(10)m~(-1)、2.76×10~(10)m~(-1)、1.07×10~(11)m~(-1),叁种PVA-MS动态膜在浓度0.01 mol·L~(-1)的KCl电解质溶液中测量的相对流动电位分别为-26.2 mV、-35.3 mV、-65.1 mV。无滤饼标准型、标准过滤型以及完全堵塞型PVA-MS动态膜对上清液浊度为21.34NTU的截留率分别为78%、93.7%、98.9%,对上清液TOC为17.1 mg·L~(-1)的截留率分别为6.56%,37.16%,48.63%。对工业滤布以及叁种PVA-MS动态膜不可逆污染的再生性能研究表明,化学清洗法均能完全去除膜的不可逆污染,物理反冲洗的效果随着PVA-MS预涂量的增加得到不断改善。综合对比,自组装和完全堵塞型PVA-MS动态膜显示出一定的竞争优势,前者利用化学清洗后能维持大部分PVA-MS的存在,可以经历多次运行清洗周期后再生,后者仅利用物理反冲洗即可去除不可逆膜污染,经再次预涂后即可应用。最后,对目前广泛应用的平板膜竖直结构提出改进,设计具有一定的倾斜角度θ的梯型平板膜结构,使其在保持膜面附近气泡错流速度的同时增加气泡与膜面弹性碰撞的强度与次数,提高曝气减缓膜污染的效率。通过对Vries建立的气泡与竖直平板相互碰撞的数学模型进行改进,利用计算机迭代运算技术得到不同曝气条件下的最佳倾斜角度θ。结合SMBR的实际应用,对膜组件和曝气的最佳设计方案如下:梯形膜组件间间隔为10～15mm,曝气位置为组件间5～7 mm,梯型膜设计角度在1.7°～2.5°之间。竖直结构和梯型结构的自组装PVA-MS动态膜组件在同一SMBR反应器中,同一曝气强度下的对比试验证实,梯型膜能够有效的控制膜表面的滤饼层污染,防止由于压力升高引起的滤饼层压缩和由于膜面缺氧而引起的阻力急速上升。但是活性污泥发生膨胀引起的沉降性变差和运动学粘度变化过大,将会使气泡及其尾流与膜面作用的消弱,导致膜阻力的急速上升。梯型组装PVA-MS动态膜组件保持通量在18.6 L·m~(-2)·h~(-1)下运行的120 d内压力仅上升到0.01 MPa,出水浊度约为1.34 NTU,COD,氨氮的去除率分别为90%和91.5%。
陈弈盟[8]2014年在《新型浸没式船用膜生物反应器处理船舶黑灰水的中试应用研究》文中认为我国大部分船舶污水处理装置都以膜生物反应器为主体工艺,在实际运行中,反应器出现的诸多问题亟待解决。比如出水水质差、处理系统不稳定、处理量未达到设计要求、能耗高、处理成本高等。所以设计并调试优质而廉价的适用于船舶污水处理的装置,在保证出水效果的同时尽量降低占用体积以及日常能耗的研究,日益成为船舶污水处理领域的热门课题。在本研究中,设计了一款新型浸没式船用膜生物反应器,体积相比同类其他产品减少,满足了船用污水处理设备对体积的要求。为了全面验证新型反应器处理船舶黑灰水的能力,对其常规的进出水水质进行为期一年的监测,并做了极端的冲击负荷试验,以及投加海水盐度负荷试验。常规监测研究发现:在实验新型浸没式船用膜生物反应器系统对污染物具有较好的去除效果,春秋季节平均CODcr、BOD5、氨氮、总氮的去除率分别约为95.1%、97.9%、63.9%、55.1%。秋冬季节平均CODcr、BOD5、氨氮、总氮的去除率分别约为92.8%、96.1%、60.1%、52.1%。冲击负荷试验中发现:新型浸没式船用膜生物反应器在CODcr、BOD5以及脱氮方面,应对4-6倍的冲击负荷仍出水较好。平均CODcr、BOD5、氨氮的去除率分别约为90.3%、91.2%、57.1%。特别的是,在总氮的去除过程中,溶解氧对去除率影响巨大,溶解氧较低时,平均去除率约为67.4%,溶解氧较高时,平均去除率约为53.3%。为了适应船用污水处理反应器的特点,必须要验证反应器抗海水盐度负荷能力。在抗海水盐度负荷试验中发现:在海水比污水比例在0%到48%之间时,平均CODcr、氨氮、总氮的去除率分别约为87%、66%、58%,并未过多受到盐度影响;在海水比污水比例在48%到100%之间时,平均CODcr、氨氮、总氮的去除率降低,分别约为78%、51%、42%,但是由于海水投加过多,冲淡了污水浓度,出水仍能满足规定的船舶污水排放要求。
陈英文[9]2003年在《仿生膜生物反应器在废水处理中的应用研究》文中研究表明以活性污泥为代表的传统好氧生物废水处理工艺长期以来在生活污水以及工业废水处理中得到了广泛应用。但由于采用重力式沉淀池作为水处理和微生物的固液分离手段，存在较多的问题。近年来，由于人们对水环境质量的要求越来越高，传统的生物处理工艺出水难以满足越来越严格的污水排放标准。各种新型、改良的高效废水生物处理技术应运而生。而其中引人注目的是用膜分离技术代替传统的重力式沉淀池，构成了新型的废水处理技术——膜生物反应器组合工艺。但在世界范围内, 目前膜组件基本仍处于高性能高价格、低价格性能差的局面，膜的易堵塞及清洗问题也未能得到解决，同时叁、 尚待开发能兼顾无泡曝气、分离微生物菌泥及出水的更高效节能膜生物反应器结构。近几年来我们努力研发了能较好抗膜污染的仿生膜，它所用原料十分丰富易得而又廉价，制备相对简单，其膜价格低于无机膜和有机膜的价格。本文将已研发出的小中试规模仿生膜生物反应器废水处理装置（90L和150L），应用到农药废水、山梨酸废水和餐饮废水的处理，取得了良好的效果。山梨酸本身就是一种防腐剂，对微生物的生长具有抑制作用，废水中还含有其他有机酸、醛、酮以及聚酯等有毒有机物。废水的COD高达90000mg/L，pH小于1，B/C为0.13，属难降解的高浓度有机废水。针对上述的废水特点，本文采用了中和—厌氧—好氧仿生膜生物反应器—出水的处理工艺。研究了中和试验、厌氧处理的CODcr去除效果及在好氧处理过程中溶解氧、水力停留时间等对CODcr去除的影响及膜的运行性能。得出如下结论：经过中和—厌氧预处理后的BOD5/CODcr升到0.30，其废水的可生化性得到了提高，处理效果明显。在溶解氧浓度为7mg/L，进水CODcr在600mg/L左右时，出水CODcr小于100mg/L，达到国家污水综合排放标准。可见该工艺路线能有效的解决山梨酸废水的达标排放问题。农药废水含有大量的苯、醚醛、氰化物、拟菊酯类、杂环类等有机物。CODcr值为10000mg/L，PH为6~9左右，废水具有较大的毒性。本文直接采用强化活性污泥仿生膜生物反应器工艺对该废水进行处理，考察了系统对CODcr、浊度、CN-及T-N的去除效果，并对活性污泥微生物特性与膜的关系进行了讨论，连续运行6个月，系统运行一直稳定，对该废水有较好的处理效果。同时还采用了厌氧—好氧仿生膜生物反应器工艺进行比较。得出：好氧仿生膜生物反应器的CODcr去除率达80%。出水浊度小于10度，浊度去除率大于98%。CN—低于0.5mg/L，对T-N有较好的去除效果，去除率约45%。厌氧（A）—好氧（O）仿生膜生物反应器处理过程中，A工艺的进水CODcr可以达到3600mg/L，在<WP=4>HRT=3d，T=38℃时，CODcr去除率为66.5%。在好氧仿生膜生物反应器处理阶段，出水水质不稳定，最终出水CODcr达不到国家污水综合排放标准，所以，纯好氧（O）仿生膜生物反应器处理比较A/O工艺出水水质稳定。反应器中污泥浓度上下波动不大，基本维持在6g/L，并且基本上没有多余的污泥排放。餐饮废水特点是成分复杂，有机物含量高，有大量的胶体粒子和悬浮物，如食物纤维、淀粉、脂肪、动植物油、洗涤剂和蛋白质等。本文采用好氧仿生膜生物反应器对此进行处理，研究了进水CODcr、水力停留时间等对CODcr去除的影响，并对出水的SS进行了测定。得出：仿生膜生物反应器对餐饮废水的CODcr有很高的去除率，并且水力停留时间短，一般水力停留时间在6h时，CODcr去除率达93%以上。仿生膜生物反应器对餐饮废水的处理其它指标，如SS、动植物油等也都基本完全被去除。处理每吨CODcr为850mg/L的餐饮废水需0.264元。最后对膜的污染机理及清洗问题进行了讨论，并提出了仿生膜新的清洗方法和工艺。
张丹丹[10]2013年在《新型布膜生物反应器的开发及其优化运行研究》文中研究表明膜生物反应器由于膜组件造价高、容易发生膜污染等原因,限制了其在实际工程中的广泛应用。近年来,许多学者对布膜生物反应器进行了研究,结果表明,布膜生物反应器除具有传统膜生物反应器众多优点外,还具有能耗低、造价低、强度高等特点,但由于其运行通量不高,易发生膜污染等原因,也限制了其发展速度。针对目前布膜生物反应器通量较小、运行周期短等缺点,本实验在以往研究的基础上,选用PE5μm、PE25μm P5μm、PP25μm四种无纺布,以及500目、800目两种尼龙纺织布作为反应器膜过滤材料,并对6种膜过滤材料的可行性进行了对比分析,选出最佳膜过滤材料。同时,研发出两种新型布膜生物反应器：浸没式布膜生物反应器和敞开式布膜生物反应器,并通过叁种运行方式进行对比分析确定最佳运行方式,达到延长运行周期,减缓膜污染的目的。最后,本研究还对布膜生物反应器产生的膜污染进行了初步研究与探讨。实验结果如下：PE5μm、PE25μm无纺布光面,500目、800目的尼龙纺织布具有较强的亲水性。而PE5μm、PE25μm无纺布毛面,PP5μm、PP25μm无纺布亲水性较差,易发生膜污染。PE251μm无纺布光面,500目、800目的尼龙纺织布泥水通量下降迅速,易发生膜堵的现象。因此,本实验选择PE5μm光面作为膜过滤材料进行后续的研究。浸没式布膜生物反应器出水、上清液CODcr去除率分别为91.79%和89.83%, NH4+-N去除率分别为86.74、85.89%。平均出水浊度为3.5NTU,表明浸没式膜生物反应器具有很好的截留能力。此外,以出水水量非恒定方式运行,膜组件通量衰减很快,可持续运行时间仅为880min,而以出水水量恒定方式运行,初始通量为10L/m2·h时,系统可持续运行11天。敞开式布膜生物反应器系统出水初始通量分别为40L/m2·h、30L/m2·h、20L/m2·h、10L/m2·h时,装置可运行时间分别为1天、10天、23天、35天,处理出水总体积分别为960L/m2、5928L/m2、7920L/m2、10104L/m2,综合运行时间及处理总体积两因素考虑,本实验选择20L/m2·h为最佳初始通量。装置运行期间发生污泥膨胀,此时出水CODcr、浊度去除率分别比正常运行情况下提高2.01%、61.75%,但出水NH4+-N去除率下降了17.25%。改进UNITANK工艺布膜生物反应器出水、上清液CODcr平均去除率分别为92.05%、90.15%,NH4+-N平均去除率分别为92.86%、91.96%。装置采用上清液过膜直接出水,减少了污泥颗粒对膜表面的冲刷,降低了膜污染速率,截留效果更好,平均出水浊度为1.705NTU。运行通量为30L/m2·h时,总处理水量可达12048L/m2。由于部分膜组件与空气直接接触使敞开式膜生物反应器跨膜压差近乎为0,而浸没式膜生物反应器跨膜压差约为8500Pa。当初始通量为20L/m2·h时,浸没式仅运行5天,而敞开式可运行23天才会发生膜污染。实验表明,在满足稳定出水的压力条件下,跨膜压差越小,装置可运行时间越长,膜污染越缓慢。改进UNITANK工艺布膜生物反应器,采用上清液过膜直接出水,出水MLSS不能检出,而敞开式布膜生物反应器中MLSS浓度为4000mg/L。初始通量为30L/m2.h时,敞开式可运行10天,而改进UNITANK式可运行19天。表明,当MLSS浓度增大时,会导致污泥的过滤性能变差,最终发生膜污染现象。可见,当出水MLSS不能检出时,可以减缓膜污染。反冲洗仅冲刷掉膜表面污泥层,而机械清洗对膜表面滤饼层有很好的去除,但两者都对凝胶层的去除效果不大,运行恢复率分别为17.39%、43.48%。化学清洗够洗掉纤维间淤积的微生物,能够很好的去除无纺布的深层污染,运行恢复率可达到86.96%。
参考文献：
[1]. 新型膜生物反应器开发及性能研究[D]. 张西旺. 西安建筑科技大学. 2003
[2]. 新型钟摆式膜生物反应器构建及膜污染控制[D]. 王光辉. 浙江工业大学. 2014
[3]. 新型膜生物反应器的研究[D]. 谭译. 苏州科技学院. 2007
[4]. 硅橡胶（PDMS）复合膜结构及渗透蒸发应用研究[D]. 石尔. 四川大学. 2007
[5]. 新型螺旋膜组件及其在水处理中的应用研究[D]. 徐晓静. 大连理工大学. 2010
[6]. 膜生物反应器净化低浓度有机废气中生物膜生长与传输特性研究[D]. 苗峻赫. 重庆大学. 2012
[7]. 工业滤布抗污染动态膜的制备、表征及性能研究[D]. 叶茂盛. 大连理工大学. 2008
[8]. 新型浸没式船用膜生物反应器处理船舶黑灰水的中试应用研究[D]. 陈弈盟. 哈尔滨工程大学. 2014
[9]. 仿生膜生物反应器在废水处理中的应用研究[D]. 陈英文. 南京工业大学. 2003
[10]. 新型布膜生物反应器的开发及其优化运行研究[D]. 张丹丹. 东华大学. 2013