论文开题报告：碱度对DMBR处理海水养殖废水的脱氮效果研究

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院:化工学院 专业班级: 09环境工程

课题名称 碱度对DMBR处理海水养殖废水的脱氮效果研究

1、本课题的研究目的和意义:
近年来,我国水产养殖业得到了迅猛的发展[1]｡在水产养殖中,投放的饵料大部分通过鱼鳃的扩散､离子交换或代谢产物､残饵的形式排入水中｡这些大量存在的含氮废物会导致水中氮污染物的过度积累[2]｡水产养殖废水具有潜在污染物含量低和水量大的特点[3],主要污染物为氮､磷､悬浮颗粒､有机物等[4]｡这些污染物会使自然水体的生态系统发生紊乱,自净能力降低,水域环境恶化,反过来会制约水产养殖业的发展[5-7]｡大量未经处理的养殖废水的排放引起水环境状况日益恶化､水体污染的现象越来越严重｡因此研究海水养殖循环水处理技术,以期尽快恢复和优化养殖环境,对我国海水养殖业健康发展以及滩涂和浅海资源的可持续利用具有十分重要的现实意义｡
碳水化合物､蛋白质､脂肪等是海水养殖废水中的主要有机污染物,这些有机污染物可生化性好,适合采用生物处理技术｡与物化技术相比,生物处理技术具有投资低､不易产生二次污染等优点,是处理溶解态污染物最经济有效的方式[1]｡但是,由于海水的盐度效应和海水养殖废水污染结构的特殊性,增加了海水
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除效果以及动态膜与混合液活性污泥的特性比较,结果表明:DMBR对污染物质的去除主要依靠混合液活性污泥,但是生物动态膜对污染物质具有一定的的去除能力,生物动态膜的生物活性低于混合液活性污泥｡
由于厌氧生物处理技术对有机废水的高效处理效果,将厌氧处理技术应用于膜生物反应器也已受到一些学者的关注[14-15]｡但是到目前为止,国内外对厌氧动态膜生物反应器的研究还不多见｡陆凤海等[14]采用250目(粒径约58μm)微网构造一体式厌氧动态膜生物反应器用于城市污水的处理,结果表明反应器在70L/(m2•h)高通量下稳定运行40d,系统对COD的去除率为58.4%,出水SS最高为15.0mg/L,出水中污染物粒径在10μm以下,微网动态膜对分子量大于1000kU的物质有明显的截留效果｡Zhang等[16]用厌氧动态膜生反应器处理市政污水,反应器以65L/(m2•h)的高通量稳定运行11个月,COD去除率达60%以上｡该研究发现,厌氧膜污染层为双层结构,外层疏松内层致密,膜孔隙内也存在污染物｡膜上污染物及孔隙内污染物与混合液内的污泥相比,颗粒更细小｡该研究还发现大孔径涤纶筛绢对可溶性大分子不能起到良好的截留效果,这就导致膜污染层内溶解性微生物产物及胞外聚合物较少,而膜孔隙内较多,且膜污染物与混合液污泥相比,微生物种类不同且活性较低｡Zhang等[17]用厌氧动态膜生物反应器处理市政污水,反应器以65L/(m2•h)的高通量稳定运行｡试验发现,厌氧动态膜由悬浮固体(SS),溶解性微生物产物(SMP),胞外聚合物(EPS)组成｡厌氧动态膜的形成可分为三个阶段,分离层的形成,生长层的形成及污染层的形成,且每个阶段SS,SMP,EPS的堆积速率有所不同｡
以上研究结果均表明:无论是好氧动态膜还是厌氧动态膜,都具有一定的活性,对污染物有一定的去除效果,其主要功能表现在对污染物质的过滤截留上,在动态膜生物反应器中具有非常重要的作用｡
2.2动态膜的形成机理
动态膜的形成是一个包括许多物理化学和微生物机理的复杂过程,比如内部沉积､孔隙阻塞和泥饼形成等[18]｡依据膜生物反应器膜阻力增加的特点,滤饼在微滤膜表面的形成过程可分为阻塞阶段,成型阶段和滤饼过滤阶段[19]｡然而,由于动态膜的变化性,到目前为止,关于动态膜形成机理的理论和模型还鲜见,DMBR中动态膜的形成机理和结构仍未能完全理解[20]｡
李俊等[21]以陶瓷膜管为载体,以高岭土为动态膜材料,研究预涂动态膜的形成机理｡研究发现,动态膜形成初期10~13min,膜的形成过程可用标准过滤模型描述,在此期间,颗粒首先通过架桥､吸附等作用堵塞载体膜管孔道,致使_液通量急剧减小,10~13min之后膜的形成过程符合泥饼过滤模型,这一阶段颗粒主要在膜管内壁面沉积,_液通量缓慢下降直至基本稳定｡
Liu等[22]认为,在恒定的过滤压力下,根据动态膜的通量及膜阻力的变化,自生动态膜的形成过程可分为四个阶段:基质的形成,分离层的形成,污染层的形成,滤饼的形成,且每个阶段形成动态膜的阻力总是比下一阶段形成动态膜的阻力小｡他们通过把实验数据与四个经典过滤定律结合,估算每个阶段中动态膜的过滤模型,根据这种机制,将动态膜从内到外分为三层:基质层､分离层和污染层,同时结合水力学边界层理论和动态膜的形成机制,可提供计算膜表面最优错流速度的方法和控制膜污染的曝气量｡
掌握动态膜的形成机理及其结构性质对DMBR系统运行条件的选择和优化有重要作用,应加强这方面的研究,从而为动态膜生物反应器的相关研究提供依据｡
2.3 动态膜生物反应器工艺处理效果
DMBR是一项新兴技术,其发展源于日本和韩国,中国在这方面的起步较晚,但近年来也开展了这方面的研究｡日本的Yoshiaki kiso[23]等人用尼龙网制作有效面积为0.12m2的动态膜组件,在体积为25L的反应器内进行小试实验,发现在连续进水､出水,连续曝气的条件下,出水的SS和BOD小于1.5mg/L及5.0mg/L;在间歇曝气的条件下T-N的去除率达
80%,但1一2星期后出现膜阻塞问题;将其运用于A2O (厌氧/缺氧/好氧)工艺,可达到高效的T-N去除率,同时连续运行2个月无阻塞问题｡
日本东京大学的M.R,Alavi Moghaddam[24]等人用质地为多元醋的无纺布制作动态膜组件,在30L反应器内进行小规模实验,连续运行,发现在65d的运行过程中SS及浊度一直处于变化中,平均SS达到16 mg/L,TOC去除率达87%｡
韩国Changwon国立大学的G.T.Seo[25]等人用聚丙烯质地的无纺布制作动态膜组件,将10片矩形的总有效面积为2m2的膜片置于A/O(厌氧/好氧)工艺的曝气池中进行实验,发现该工艺可高效地处理城市生活污水,平均出水SS达3.2 mg/L,去除率达93.5%;平均出水COD为13 mg/L,去除率达91.6%;在控制进水C/N比恒定(BODT-N=4.5)的条件下总氮去除率达66%;磷的去除率相对较低,为23%ᦉ ……（未完，全文共12531字，当前仅显示2981字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题报告：碱度对DMBR处理海水养殖废水的脱氮效果研究》）