【摘要】：膜生物反应器(MBR)是近30年来快速发展起来的一种以废水生物处理技术和膜分离技术有机结合的新型废水处理新工艺，但膜组件价格的昂贵和膜污染控制不易等问题严重制约了MBR的推广和应用。为解决上述问题，国内外很多学者都进行了大量的研究，开发研制出一系列新颖改进型的MBR，其中尤以动态膜技术最为突出。
本实验选用普通的工业滤布来制作动态膜组件，首先研究了操作简便的自生生物动态膜。向由工业滤布组成的MBR中投加不同量的粉末活性炭(PAC)，对由PAC改性污泥形成的自生生物动态膜进行了考察，结果表明：
(1) 较佳的PAC投量约为2.0g·L~(-1)。在PAC投量为2.0g·L~(-1)时的运行周期(15d)为不投加时(6d)的2.5倍，反应器中占优势的污泥平均粒径(100μm)也较不投加PAC时的(80μm)大。
(2) 扫描电镜(SEM)分析知，未投加PAC时膜孔隙间的凝胶层是造成膜污染的主要因素；而投加2.0g·L~(-1)的PAC时，膜表面的滤饼层是造成膜污染的主要因素，其膜污染物易于清洗去除，膜通量也易于恢复。
虽然自生动态膜操作比较简便，但其过滤周期仍然较短，在工程实践领域受到诸多限制。为此，我们又研究了技术性能相对较好的预涂PAC动态膜(PDM)的稳定性制备、性能表征以及长期运行等状况，试验成果有：
(1) 通过对PDM厚度与其清水过滤阻力之间的关系以及不同厚度PDM截留性能的考察发现，较佳的涂膜厚度应控制在0.3mm左右为宜。
(2) 通过两个周期共计153d的试验表明，PDMBR长期运行稳定性良好。在膜通量为13.7L·m~(-2)·h~(-1)，HRT为10h时，平均COD去除率90.43％，平均NH_4~+-N去除率96.83％。SEM分析知，造成膜污染的最主要的因素是PDM膜面的生物凝胶层，其次是压实的PDM膜层，而膜基质(工业滤布)由于受到外层PDM和生物凝胶层的双重保护而几乎没有受到污染，阻力变化不大，因而膜清洗容易。
以上研究成果拓展了动态膜的发展空间，实现了造价低廉、性能优越的动态膜在实验室阶段的前期考察，为动态膜技术在实际生产中的应用和产业化实现提供了有力的技术支持，有望在一定程度上解决制约MBR发展的两大瓶颈。
【关键词】：自生动态膜 预涂动态膜 粉末活性炭 膜生物反应器 膜污染
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703
【目录】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703
【目录】：
- 摘要4-6
- Abstract6-10
- 前言10-12
- 1 膜生物反应器和动态膜技术研究进展12-32
- 1.1 膜生物反应器的研究发展概况12-16
- 1.1.1 引言12
- 1.1.2 国外膜生物反应器发展历史及现状12-14
- 1.1.3 国内膜生物反应器发展历史及现状14-15
- 1.1.4 膜生物反应器的分类和特点15
- 1.1.5 膜生物反应器的发展前景和发展瓶颈15-16
- 1.2 动态膜生物反应器的出现与发展16-32
- 1.2.1 引言16
- 1.2.2 动态膜的分类及出现意义16-17
- 1.2.3 动态膜技术简介17-18
- 1.2.4 动态膜形成的基本理论18-19
- 1.2.5 自生动态膜SFDM简介19-21
- 1.2.6 预涂动态膜PDM简介21-23
- 1.2.7 影响动态膜过滤特性的主要参数23-29
- 1.2.8 动态膜工艺存在的问题及发展方向29-32
- 2 课题研究目的、内容和方法32-36
- 2.1 研究目的和意义32-33
- 2.2 研究内容和方法33-34
- 2.3 试验条件和分析方法34-36
- 2.3.1 试验条件34-35
- 2.3.2 分析项目及其测试方法35-36
- 3 自生动态膜SFDM的试验研究36-46
- 3.1 试验研究背景36
- 3.2 试验装置与方法36-37
- 3.2.1 试验装置36-37
- 3.2.2 试验方法37
- 3.2.3 分析方法37
- 3.3 结果与讨论37-45
- 3.3.1 出水浊度的去除37-39
- 3.3.2 过滤压力的变化39
- 3.3.3 COD、NH_4~+-N的去除39-41
- 3.3.4 污泥粒径的变化41-42
- 3.3.5 膜通量的恢复42
- 3.3.6 SEM对膜污染成因及其机理分析42-45
- 3.4 本章小结45-46
- 4 预涂动态膜PDM的试验研究46-66
- 4.1 试验背景46
- 4.2 预涂PAC动态膜的制备及其性能表征46-54
- 4.2.1 预涂装置和试验方法46-48
- 4.2.2 新膜清水阻力与厚度关系确定48-51
- 4.2.3 最佳预涂动态膜厚度的确定51-53
- 4.2.4 最佳厚度动态膜截留分子量考察53-54
- 4.3 预涂PAC动态膜长期运行特性考察54-65
- 4.3.1 试验装置54-55
- 4.3.2 试验和分析方法55
- 4.3.3 结果与讨论55-65
- 4.4 本章小结65-66
- 5 结论与建议66-68
- 5.1 结论66-67
- 5.2 建议67-68
- 参考文献68-74
- 攻读硕士学位期间发表学术论文情况74-75
- 致谢75-76
- 大连理工大学学位论文版权使用授权书76
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