浸没式膜生物反应器处理番茄酱加工废水及膜污染研究

摘要

近年来，随着新疆番茄酱加工企业的迅速发展，废水排放量也与日俱增。番茄酱加工废水具有色度大，有机物含量高等特点。针对这种废水，目前常采用一些常规生物处理工艺，但这些工艺存在处理效率低，处理费用高的问题。膜生物反应器具有能完全固液分离，占地面积小等优点。但是由膜污染引起的渗透通量的迅速下降是限制其广泛应用的主要原因。因此，本文采用浸没式膜生物反应器(sMBR)处理番茄酱加工废水，研究sMBR的除污效能以及处理过程中膜污染情况。
　　本文首先考察了sMBR处理番茄酱加工废水连续运行过程中的特性。结果表明:在稳定运行期间sMBR的出水水质均能符合相关标准。但是经过90天的运行，膜污染较为严重，已经无法通过物理清洗将膜通量完全恢复。通过阻力分析发现跨膜压迅速上升阶段主要是由滤饼层增加导致的。对污泥混合液和滤饼层理化性质分析中发现，小粒径污泥更易沉积在滤饼层上造成膜通量的下降。此外，通过对膜污染层的分析，发现其中凝胶层部分除了含有EPS还存在其他有机成分，无机元素占膜污染层比例小，但对膜污染的影响却不可忽略。
　　其次，本文探讨了好氧颗粒污泥对番茄酱加工废水的影响。结果表明:好氧颗粒污泥对污染物去除效果优于絮体污泥并且有效延缓了膜污染。但是好氧颗粒污泥在sMBR中发生了不同程度的解体，解体后污泥性能发生较大变化并导致了严重的膜污染。因此，本实验进一步考察了产生这种现象的原因，结果发现颗粒解体后形成的絮状污泥粒径的减小和EPS的大量释放会造成膜污染的加重。此外，对两反应器中微生物群落演替进行分析，结果发现两种工艺处理番茄酱加工废水过程中群落的演替具有差异性并且形成了各自的优势菌群。
　　最后，本文对比了sMBR对番茄酱加工废水中胶体和溶解性有机物的去除效能和膜污染情况。结果表明:sMBR对胶体和溶解性有机物的去除效果基本相同，但是被去除的主要方式具有差异。在膜过滤阻力方面，胶体物质对不可逆阻力的贡献大于溶解性有机物。在对理化性质分析中发现，两者对悬浮污泥混合液过滤比阻值的影响相差不大，但对滤饼层污泥过滤比阻值的影响存在较大差异，小粒径污泥比阻值的不同是造成这种结果的主要原因。此外，混合液中各组分对膜过滤通量影响不同，悬浮固体是造成膜通量前期下降的主要原因，膜通量后期的降低则主要由胶体和溶解性有机物导致的。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1．1 番茄酱加工行业现状

1．1．3 番茄酱加工废水的处理工艺

1．2 膜生物反应器技术

1．2．1 膜生物反应器的概述

1．2．2 膜生物反应器的发展

1．2．3 膜生物反应器的应用现状

1．3 膜污染研究进展

1．3．1 膜污染的组分

1．3．2 膜污染的主要因素

1．3．3 膜污染的防治

1．4．1 研究目的与意义

1．4．2 研究内容

第二章 sMBR处理番茄酱加工废水的实验研究

2．1 引言

2．2 实验材料与方法

2．2．2 接种污泥与实验用水

2．2．3 运行条件

2．2．4 测试方法

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 sMBR除污效能的研究

2．3．2 sMBR膜过滤性能分析

2．3．3 污泥混合液与滤饼层粒度分析

2．3．4 污染层形态分析

2．3．5 污染层污染物分析

2．4 本章小结

第三章 好氧颗粒污泥对番茄酱加工废水的影响研究

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验装置与材料

3．2．2 接种污泥与实验用水

3．2．3 运行条件

3．2．4 测试方法

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 污泥的粒径变化和过滤比阻分析

3．3．2 AGsMBR和ASsMBR除污效能的比较

3．3．3 AGsMBR和ASsMBR膜过滤阻力的比较

3．3．4 污泥混合液的可溶性微生物产物和胞外聚合物分析

3．3．5 AGsMBR和ASsMBR膜污染层形态的比较

3．3．6 AGsMBR和ASsMBR菌群功能结构的比较

3．4 本章小结

第四章 sMBR对番茄酱加工废水中胶体和溶解性有机物处理的对比研究

4．1 引言

4．2．1 实验装置与材料

4．2．2 接种污泥与实验用水

4．2．3 运行条件

4．2．4 测试方法

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 除污效能的比较

4．3．2 膜过滤阻力的比较

4．3．3 污泥混合液各组分对膜通量的影响

4．3．4 污泥混合液粒径和过滤比阻的比较

4．3．5 膜污染层形态分析

4．4 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况