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(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院:化工學(xué)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(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛的發(fā)展[1]｡在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,投放的餌料大部分通過魚鰓的擴(kuò)散､離子交換或代謝產(chǎn)物､殘餌的形式排入水中｡這些大量存在的含氮廢物會導(dǎo)致水中氮污染物的過度積累[2]｡水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水具有潛在污染物含量低和水量大的特點(diǎn)[3],主要污染物為氮､磷､懸浮顆粒､有機(jī)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(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[5-7]｡大量未經(jīng)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(xiàn)象越來越嚴(yán)重｡因此研究海水養(yǎng)殖循環(huán)水處理技術(shù),以期盡快恢復(fù)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(xiàn)實意義｡
碳水化合物､蛋白質(zhì)､脂肪等是海水養(yǎng)殖廢水中的主要有機(jī)污染物,這些有機(jī)污染物可生化性好,適合采用生物處理技術(shù)｡與物化技術(shù)相比,生物處理技術(shù)具有投資低､不易產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),是處理溶解態(tài)污染物最經(jīng)濟(jì)有效的方式[1]｡但是,由于海水的鹽度效應(yīng)和海水養(yǎng)殖廢水污染結(jié)構(gòu)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(jié)果表明:DMBR對污染物質(zhì)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(zhì)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(shù)對有機(jī)廢水的高效處理效果,將厭氧處理技術(shù)應(yīng)用于膜生物反應(yīng)器也已受到一些學(xué)者的關(guān)注[14-15]｡但是到目前為止,國內(nèi)外對厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器的研究還不多見｡陸鳳海等[14]采用250目(粒徑約58μm)微網(wǎng)構(gòu)造一體式厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器用于城市污水的處理,結(jié)果表明反應(yīng)器在70L/(m2•h)高通量下穩(wěn)定運(yùn)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(wǎng)動態(tài)膜對分子量大于1000kU的物質(zhì)有明顯的截留效果｡Zhang等[16]用厭氧動態(tài)膜生反應(yīng)器處理市政污水,反應(yīng)器以65L/(m2•h)的高通量穩(wěn)定運(yùn)行11個月,COD去除率達(dá)60%以上｡該研究發(fā)現(xiàn),厭氧膜污染層為雙層結(jié)構(gòu),外層疏松內(nèi)層致密,膜孔隙內(nèi)也存在污染物｡膜上污染物及孔隙內(nèi)污染物與混合液內(nèi)的污泥相比,顆粒更細(xì)小｡該研究還發(fā)現(xiàn)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(dǎo)致膜污染層內(nèi)溶解性微生物產(chǎn)物及胞外聚合物較少,而膜孔隙內(nèi)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(yīng)器處理市政污水,反應(yīng)器以65L/(m2•h)的高通量穩(wěn)定運(yùn)行｡試驗發(fā)現(xiàn),厭氧動態(tài)膜由懸浮固體(SS),溶解性微生物產(chǎn)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(jié)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(xiàn)在對污染物質(zhì)的過濾截留上,在動態(tài)膜生物反應(yīng)器中具有非常重要的作用｡
2.2動態(tài)膜的形成機(jī)理
動態(tài)膜的形成是一個包括許多物理化學(xué)和微生物機(jī)理的復(fù)雜過程,比如內(nèi)部沉積､孔隙阻塞和泥餅形成等[18]｡依據(jù)膜生物反應(yīng)器膜阻力增加的特點(diǎn),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(guān)于動態(tài)膜形成機(jī)理的理論和模型還鮮見,DMBR中動態(tài)膜的形成機(jī)理和結(jié)構(gòu)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(yù)涂動態(tài)膜的形成機(jī)理｡研究發(fā)現(xiàn),動態(tài)膜形成初期10~13min,膜的形成過程可用標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)壁面沉積,_液通量緩慢下降直至基本穩(wěn)定｡
Liu等[22]認(rèn)為,在恒定的過濾壓力下,根據(jù)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(zhì)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(shù)據(jù)與四個經(jīng)典過濾定律結(jié)合,估算每個階段中動態(tài)膜的過濾模型,根據(jù)這種機(jī)制,將動態(tài)膜從內(nèi)到外分為三層:基質(zhì)層､分離層和污染層,同時結(jié)合水力學(xué)邊界層理論和動態(tài)膜的形成機(jī)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(jī)理及其結(jié)構(gòu)性質(zhì)對DMBR系統(tǒng)運(yùn)行條件的選擇和優(yōu)化有重要作用,應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究,從而為動態(tài)膜生物反應(yīng)器的相關(guān)研究提供依據(jù)｡
2.3 動態(tài)膜生物反應(yīng)器工藝處理效果
DMBR是一項新興技術(shù),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(wǎng)制作有效面積為0.12m2的動態(tài)膜組件,在體積為25L的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行小試實驗,發(fā)現(xiàn)在連續(xù)進(jìn)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(dá)
80%,但1一2星期后出現(xiàn)膜阻塞問題;將其運(yùn)用于A2O (厭氧/缺氧/好氧)工藝,可達(dá)到高效的T-N去除率,同時連續(xù)運(yùn)行2個月無阻塞問題｡
日本東京大學(xué)的M.R,Alavi Moghaddam[24]等人用質(zhì)地為多元醋的無紡布制作動態(tài)膜組件,在30L反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行小規(guī)模實驗,連續(xù)運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)在65d的運(yùn)行過程中SS及濁度一直處于變化中,平均SS達(dá)到16 mg/L,TOC去除率達(dá)87%｡
韓國Changwon國立大學(xué)的G.T.Seo[25]等人用聚丙烯質(zhì)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(jìn)行實驗,發(fā)現(xiàn)該工藝可高效地處理城市生活污水,平均出水SS達(dá)3.2 mg/L,去除率達(dá)93.5%;平均出水COD為13 mg/L,去除率達(dá)91.6%;在控制進(jìn)水C/N比恒定(BODT-N=4.5)的條件下總氮去除率達(dá)66%;磷的去除率相對較低,為23%ᦉ ……（未完，全文共12531字，當(dāng)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》）