微藻-膜生物反应器系统运行效果研究
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
目录
摘要............................................................................................................................... I Abstract............................................................................................................................. I I 第1章绪论.. (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 膜生物反应器工艺与微藻水处理技术 (2)
1.2.1 膜生物反应器工艺概述 (2)
1.2.2 微藻法水处理技术概述 (6)
1.3 膜生物反应器强化脱氮工艺研究 (9)
1.3.1 膜生物反应器脱氮除磷原理 (9)
1.3.2 膜生物反应器脱氮除磷组合工艺 (9)
1.4 膜生物反应器膜污染研究 (12)
1.4.1 膜污染种类 (13)
1.4.2 膜污染的影响因素 (13)
1.5 微藻-膜生物反应器研究进展 (14)
1.5.1 微藻膜生物反应器（AMBR） (14)
1.5.2 前置微藻-膜生物反应器（MMBR） (14)
1.5.3 后置微藻-膜生物反应器（MPBR） (15)
1.5.4 MBR-微藻光反应器组合工艺 (15)
1.6 研究目的及内容 (15)
1.6.1 研究目的及意义 (15)
1.6.2研究内容 (16)
第2章材料与方法 (18)
2.1 实验材料 (18)
2.1.1 反应器设计 (18)
2.1.2 微藻培养基 (19)
2.1.3 实验用水及水质 (19)
2.1.4 藻种来源和污泥来源 (19)
2.2 分析项目和方法 (20)
2.2.1 常规项目检测方法 (20)
2.2.2 微藻生物指标检测方法 (20)
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
2.2.3 污泥指标检测方法 (21)
2.2.4 膜污染指标检测方法 (22)
第3章微藻-膜生物反应器系统运行效果分析 (24)
3.1 微藻-膜生物反应器的启动 (24)
3.1.1 微藻扩大培养 (24)
3.1.2 微藻干重和OD值 (24)
3.1.3 微藻生长特性 (25)
3.1.4 污泥培养 (27)
3.1.5 反应器接种和运行参数 (27)
3.2 微藻-膜生物反应器污水处理效果研究 (27)
3.2.1 有机物处理效果分析 (27)
3.2.2 磷酸盐处理效果分析 (29)
3.2.3 NH4+-N和TN处理效果分析 (31)
3.3 微藻-膜生物反应器污泥特性和膜污染状况分析 (34)
3.3.1 污泥浓度变化与污泥产量 (34)
3.3.2 叶绿素a含量变化与微藻生长 (36)
3.3.3 TMP变化规律 (37)
3.4 本章小结 (39)
第4章微藻-膜生物反应器膜污染因素研究 (41)
4.1 SMP对膜污染的影响 (41)
4.2 EPS对膜污染的影响 (43)
4.3 微藻-膜生物反应器污泥性质变化 (46)
4.3.1 污泥混合液Zeta电位分析 (46)
4.3.2 污泥沉降性分析 (47)
4.3.3 污泥脱水性能分析 (47)
4.3.4 污泥粘度分析 (49)
4.4 本章小结 (50)
结论 (52)
参考文献 (53)
攻读硕士期间发表的论文及其他成果 (60)
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (61)
致谢 (62)
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第1章绪论
1.1 课题背景
水是人类生存的基础资源，也是社会发展的主要因素。据统计，我国目前有600多座城市，超过一半的城市有缺水问题，其中严重缺水城市占六分之一。由此可见，我国面临严重的水资源短缺问题。《2014中国环境状况公报》显示，我国七大流域主体河流遭受不同程度污染，其中辽河、淮河等流域污染河段达到70%，全国地下水监测点有4778个，水质较差和极差的监测点占到了60%，由于水体污染，每年带来的经济损失多达2400亿元。面对如此严重的水资源问题，国家在“十二五”内大力扶持污水、污泥处理行业，截至2014年底，全国一共有污水处理厂1797座，处理污水的能力达到1.31亿m3/d，城镇污水处理率达到90.2%。然而水处理行业依旧面对很大的问题，2001-2012年，全国排放的污水总数量从33亿吨增加到685亿吨，年增长率约4.3%。即使是达到污水处理厂，一级A出水水质标准，也达不到污水回用标准和Ⅴ类水标准，仅有3%-5%的水得到有效回用，是对水资源的巨大浪费。全国污水处理厂年均产生污泥（含水率80%计）约4000万吨，平均年增长速度为15%。每年处理剩余污泥所需的费用，大约能占到总运行费用的70%，现阶段污水处理厂面临着处理总量大、氮磷去除率低、污水回用率低、污泥处置难的问题，是水处理领域的热门课题。
膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术和生物反应器相联合的污水处理工艺，被誉为21世纪最具有潜力的污水处理工艺。该工艺通过膜材料的细小孔径，将污染物挡在膜孔外，使其与活性污泥充分反应，处理后的水通过泵抽出系统。与传统活性污泥法相比，MBR工艺可以实现HRT和SRT的分离，SRT时间长，导致系统产生的污泥降低了一半，减少了污水处理厂运行的费用，同时由于膜组件的分离作用，将水和污泥更有效的分离开来，获得了更好的的处理效果，COD、NH4+-N处理效率大大提高，满足污水回用的标准。我国对于膜生物反应器的研究工作始于20世纪末，广大学者进行了具体深入的研究，目前有多个正在运行和建设中的MBR工程项目，此中也有北小河污水处理厂（60000 m3/d）等大型MBR 应用项目。但是由于MBR内污染物停留时间长，硝化细菌大量繁殖，强化了系统的硝化作用，抑制了反硝化作用，导致总氮的处理效率不高。膜组件容易污染，严重阻碍MBR工艺的推广，是限制其应用的重要原因，膜污染增加了膜表面的阻力，降低了膜过滤的能力，动力费消耗增加；膜组件遭受污染后，要进行冲洗，