論文開題報告：堿度對DMBR處理海水養(yǎng)殖廢水的脫氮效果研究

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院:化工學院 專業(yè)班級: 09環(huán)境工程

課題名稱 堿度對DMBR處理海水養(yǎng)殖廢水的脫氮效果研究

1、本課題的研究目的和意義:
近年來,我國水產養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛的發(fā)展[1]｡在水產養(yǎng)殖中,投放的餌料大部分通過魚鰓的擴散､離子交換或代謝產物､殘餌的形式排入水中｡這些大量存在的含氮廢物會導致水中氮污染物的過度積累[2]｡水產養(yǎng)殖廢水具有潛在污染物含量低和水量大的特點[3],主要污染物為氮､磷､懸浮顆粒､有機物等[4]｡這些污染物會使自然水體的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生紊亂,自凈能力降低,水域環(huán)境惡化,反過來會制約水產養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[5-7]｡大量未經處理的養(yǎng)殖廢水的排放引起水環(huán)境狀況日益惡化､水體污染的現象越來越嚴重｡因此研究海水養(yǎng)殖循環(huán)水處理技術,以期盡快恢復和優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境,對我國海水養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展以及灘涂和淺海資源的可持續(xù)利用具有十分重要的現實意義｡
碳水化合物､蛋白質､脂肪等是海水養(yǎng)殖廢水中的主要有機污染物,這些有機污染物可生化性好,適合采用生物處理技術｡與物化技術相比,生物處理技術具有投資低､不易產生二次污染等優(yōu)點,是處理溶解態(tài)污染物最經濟有效的方式[1]｡但是,由于海水的鹽度效應和海水養(yǎng)殖廢水污染結構的特殊性,增加了海水
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除效果以及動態(tài)膜與混合液活性污泥的特性比較,結果表明:DMBR對污染物質的去除主要依靠混合液活性污泥,但是生物動態(tài)膜對污染物質具有一定的的去除能力,生物動態(tài)膜的生物活性低于混合液活性污泥｡
由于厭氧生物處理技術對有機廢水的高效處理效果,將厭氧處理技術應用于膜生物反應器也已受到一些學者的關注[14-15]｡但是到目前為止,國內外對厭氧動態(tài)膜生物反應器的研究還不多見｡陸鳳海等[14]采用250目(粒徑約58μm)微網構造一體式厭氧動態(tài)膜生物反應器用于城市污水的處理,結果表明反應器在70L/(m2•h)高通量下穩(wěn)定運行40d,系統(tǒng)對COD的去除率為58.4%,出水SS最高為15.0mg/L,出水中污染物粒徑在10μm以下,微網動態(tài)膜對分子量大于1000kU的物質有明顯的截留效果｡Zhang等[16]用厭氧動態(tài)膜生反應器處理市政污水,反應器以65L/(m2•h)的高通量穩(wěn)定運行11個月,COD去除率達60%以上｡該研究發(fā)現,厭氧膜污染層為雙層結構,外層疏松內層致密,膜孔隙內也存在污染物｡膜上污染物及孔隙內污染物與混合液內的污泥相比,顆粒更細小｡該研究還發(fā)現大孔徑滌綸篩絹對可溶性大分子不能起到良好的截留效果,這就導致膜污染層內溶解性微生物產物及胞外聚合物較少,而膜孔隙內較多,且膜污染物與混合液污泥相比,微生物種類不同且活性較低｡Zhang等[17]用厭氧動態(tài)膜生物反應器處理市政污水,反應器以65L/(m2•h)的高通量穩(wěn)定運行｡試驗發(fā)現,厭氧動態(tài)膜由懸浮固體(SS),溶解性微生物產物(SMP),胞外聚合物(EPS)組成｡厭氧動態(tài)膜的形成可分為三個階段,分離層的形成,生長層的形成及污染層的形成,且每個階段SS,SMP,EPS的堆積速率有所不同｡
以上研究結果均表明:無論是好氧動態(tài)膜還是厭氧動態(tài)膜,都具有一定的活性,對污染物有一定的去除效果,其主要功能表現在對污染物質的過濾截留上,在動態(tài)膜生物反應器中具有非常重要的作用｡
2.2動態(tài)膜的形成機理
動態(tài)膜的形成是一個包括許多物理化學和微生物機理的復雜過程,比如內部沉積､孔隙阻塞和泥餅形成等[18]｡依據膜生物反應器膜阻力增加的特點,濾餅在微濾膜表面的形成過程可分為阻塞階段,成型階段和濾餅過濾階段[19]｡然而,由于動態(tài)膜的變化性,到目前為止,關于動態(tài)膜形成機理的理論和模型還鮮見,DMBR中動態(tài)膜的形成機理和結構仍未能完全理解[20]｡
李俊等[21]以陶瓷膜管為載體,以高嶺土為動態(tài)膜材料,研究預涂動態(tài)膜的形成機理｡研究發(fā)現,動態(tài)膜形成初期10~13min,膜的形成過程可用標準過濾模型描述,在此期間,顆粒首先通過架橋､吸附等作用堵塞載體膜管孔道,致使_液通量急劇減小,10~13min之后膜的形成過程符合泥餅過濾模型,這一階段顆粒主要在膜管內壁面沉積,_液通量緩慢下降直至基本穩(wěn)定｡
Liu等[22]認為,在恒定的過濾壓力下,根據動態(tài)膜的通量及膜阻力的變化,自生動態(tài)膜的形成過程可分為四個階段:基質的形成,分離層的形成,污染層的形成,濾餅的形成,且每個階段形成動態(tài)膜的阻力總是比下一階段形成動態(tài)膜的阻力小｡他們通過把實驗數據與四個經典過濾定律結合,估算每個階段中動態(tài)膜的過濾模型,根據這種機制,將動態(tài)膜從內到外分為三層:基質層､分離層和污染層,同時結合水力學邊界層理論和動態(tài)膜的形成機制,可提供計算膜表面最優(yōu)錯流速度的方法和控制膜污染的曝氣量｡
掌握動態(tài)膜的形成機理及其結構性質對DMBR系統(tǒng)運行條件的選擇和優(yōu)化有重要作用,應加強這方面的研究,從而為動態(tài)膜生物反應器的相關研究提供依據｡
2.3 動態(tài)膜生物反應器工藝處理效果
DMBR是一項新興技術,其發(fā)展源于日本和韓國,中國在這方面的起步較晚,但近年來也開展了這方面的研究｡日本的Yoshiaki kiso[23]等人用尼龍網制作有效面積為0.12m2的動態(tài)膜組件,在體積為25L的反應器內進行小試實驗,發(fā)現在連續(xù)進水､出水,連續(xù)曝氣的條件下,出水的SS和BOD小于1.5mg/L及5.0mg/L;在間歇曝氣的條件下T-N的去除率達
80%,但1一2星期后出現膜阻塞問題;將其運用于A2O (厭氧/缺氧/好氧)工藝,可達到高效的T-N去除率,同時連續(xù)運行2個月無阻塞問題｡
日本東京大學的M.R,Alavi Moghaddam[24]等人用質地為多元醋的無紡布制作動態(tài)膜組件,在30L反應器內進行小規(guī)模實驗,連續(xù)運行,發(fā)現在65d的運行過程中SS及濁度一直處于變化中,平均SS達到16 mg/L,TOC去除率達87%｡
韓國Changwon國立大學的G.T.Seo[25]等人用聚丙烯質地的無紡布制作動態(tài)膜組件,將10片矩形的總有效面積為2m2的膜片置于A/O(厭氧/好氧)工藝的曝氣池中進行實驗,發(fā)現該工藝可高效地處理城市生活污水,平均出水SS達3.2 mg/L,去除率達93.5%;平均出水COD為13 mg/L,去除率達91.6%;在控制進水C/N比恒定(BODT-N=4.5)的條件下總氮去除率達66%;磷的去除率相對較低,為23%ᦉ ……（未完，全文共12531字，當前僅顯示2981字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告：堿度對DMBR處理海水養(yǎng)殖廢水的脫氮效果研究》）