【摘 要】
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随着我国居民生活水平的不断提高,城镇生活污水的排量也日渐增多。生活污水之中含有大量的有机物与病原微生物,如果处理不当,则在对环境造成危害的同时也会引起流行性疾病的爆发,对人体健康有着极大的威胁,因此更加高效地处理城镇的生活污水问题已经迫在眉睫。然而在用生物处理法处理生活污水的过程中,传统的曝气方式里大部分氧气化作气泡随着反应器内的水流上升到水面,最终进入到外界空气中,导致氧气的利用率降低。无泡膜曝
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随着我国居民生活水平的不断提高,城镇生活污水的排量也日渐增多。生活污水之中含有大量的有机物与病原微生物,如果处理不当,则在对环境造成危害的同时也会引起流行性疾病的爆发,对人体健康有着极大的威胁,因此更加高效地处理城镇的生活污水问题已经迫在眉睫。然而在用生物处理法处理生活污水的过程中,传统的曝气方式里大部分氧气化作气泡随着反应器内的水流上升到水面,最终进入到外界空气中,导致氧气的利用率降低。无泡膜曝气技术可以生成肉眼难辨的气泡而使氧气直接扩散到水体之中,极大地提高了氧气的利用率。然而,由于目前被广泛使用的膜曝气生物反应器(MABR)的生物膜直接附着在曝气膜上,很容易造成膜孔堵塞现象,长期以往会降低曝气效率,从而影响处理效果。基于此种现象,本文提出一种膜装置构建形式,通过将生物载体外挂在曝气膜之上,这样就会有效地缓解膜污染现象,并将应用这种新式膜装置的反应器称为无泡膜曝气-好氧接触氧化反应器。无泡膜曝气-好氧接触氧化反应器(Bubble-free Aeration-Aerobic Contact Oxidation Reactor,BACOR)是将无泡膜曝气技术与微生物接触氧化技术结合起来的一种新型污水处理工艺。它使用通氧性好的微孔膜与生物附着率高的填料组成的膜装置,既能成为生物载体,又可以充当高效的供氧源,同时由于生物载体与曝气膜的相对独立性,极大程度地缓解了膜污染的现象。与传统的生物处理法乃至MABR相比较而言具有处理效率高、能耗低等优点,是处理污水的一种有效方式。本文以聚四氟乙烯中空纤维膜为曝气工具,以空气为曝气源,通过清水实验探究曝气膜的泡点及其影响因素,以及循环流量与曝气压力等因素对曝气膜充氧效果的影响。结果表明:在相同条件下,泡点随膜片的浸没深度增加而增加,随循环流量的增加而减少。当曝气压力在曝气膜泡点之内时,在相同条件下,增大曝气压力可以提高曝气膜的充氧效果,增大循环流量也可以提高曝气膜的充氧效果。而与普通曝气头曝气方式相比,无泡膜曝气的氧利用率高达63.3%,而普通曝气头曝气的氧利用率仅为10.5%。随后在反应器的启动期间,分别配制不同进水化学需氧量(COD)浓度与氨氮浓度的人工生活污水作为阶段性浓度梯度对生物膜进行培养与驯化。整个阶段反应器共运行35天,在启动运行期间,在正常浓度下稳定后的COD去除率最高可达95%,氨氮则可达84.1%,数据结果证明反应器启动成功。同时在相同运行参数下与传统MABR的处理效率进行对比,结果表明:无泡膜曝气-好氧接触氧化反应器对COD和氨氮的处理效果均优于传统MABR;在面对较高进水浓度的冲击时,无泡膜曝气-好氧接触氧化反应器的系统恢复能力也明显优于传统MABR。在与以普通曝气头方式供氧的处理效率对比之中,无泡膜曝气方式对于COD和氨氮的处理效果更佳,COD平均去除率差值为11.8%,氨氮平均去除率差值为9.3%。在反应系统稳定运行的条件下,通过设计单因素实验来探讨水力停留时间(HRT)、溶解氧浓度(DO Concentration)以及pH对反应系统处理效率的影响,随后对这三种影响因素HRT、DO Concentration、pH利用响应曲面法进行多因素优化分析,从而得出反应系统的最佳工艺运行参数:HRT=11.97h,溶解氧浓度=4.74mg/L,pH=7.67,并通过实验验证了该运行参数的可靠性。
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