膜生物膜反应器生物反硝化性能初探开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

水中的无机阴离子、重金属离子和有机化合物等氧化性污染物在环境中稳定存在且难降解,不仅污染环境,同时也会对人体造成危害。作为一种新型的膜处理技术,膜生物膜反应器(MBfR)由于其独创性、经济性和对氧化性污染物较好的处理效果而引起了人们的极大关注。

针对硝酸盐废水有毒有害、氮含量高的特点,本研究基于渗透汽化原理,以MBfR 为研究对象系统介绍了反应器构型和工作原理,详细讨论了MBfR 处理水中硝酸盐污染物的实验研究,探讨平板膜的渗透汽化性能及膜生物膜反应器启动的条件,研究外加碳源甲醇对反硝化过程的影响。针对现有研究的不足,展望了MBfR的发展趋势。

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2. 国内外研究现状分析

赵爽等利用Fe0-沸石固定床研究用铁粉、石英砂铁粉和活化铁粉/煤处理硝酸盐废水的方法。测试结果显示,当NO3-浓度为50 mg/L,pH=6,V(Fe0)/V(活性炭)=0.5时,此时75.99%的NO3-能够被除掉,且符合动力学模型,反应动力学模型的反应速度恒定为0.084 min-1,而反应产物中的氨氮比含量低。还发现如果添加活性炭或石英砂可减缓铁粉在反应塔中的速率。由于沸石是一种多孔的吸附物质,反应塔中加入的沸石对氨氮具有良好的吸附作用,并且可以控制排出物的pH值。

李弯等使用电催化还原处理硝酸盐。实验结果表明,该实验中电极的最佳组合是作为阳极的Ti/TiO2纳米管阵列电极和作为阴极的Fe。在设计的含有阳离子交换膜的膜反应器中,NO3--N明显快速地分解,NO3--N分解的速率为1000毫克/升,因此只需要半小时就可以分解至63.9%。实验表明水的酸性条件更有利于NO3--N分解,而且NO3--N分解速度随着初始浓度的增加而减少。通过大量的对比实验后发现,对于电催化脱硝效果影响最大的要素是电流的密度,电解质浓度和初始浓度次之,而影响最小的因素为溶液的pH值。在优化后,对于250 mg/L的NO3--N,仅仅30 min去除率就可高达88.0%。

Du Rui等以一种新的两阶段部分反硝化(PD)-Anammox工艺给出了一套有效的解决方法,将高NO3-(1000 mg N/L)废水和城市污水(COD:182.5 mg / L,氨(NH4 -N):58.3 mg / L)一起引入PD反应器,将NO3--N转化为NO2--N。在随后的厌氧氨氧化反应器中除去PD流出物中的NH4 -N和NO2--N。结果表明,通过优化进水NO3--N与城市污水的体积比以及外部有机物的用量,实现了令人满意的脱氮效果。NO3--N去除效率达到95.8%,无需停留期,NH4 -N去除率达到92.8%。

杨潇潇等利用双膜曝气生物膜反应器,通入CO2作为唯一碳源,在CO2压力为别为0.05 MPa和0.08 MPa时对进水浓度为20.73 mg/L 的NO3--N废水脱除效果达到95%。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

利用平板膜和MBfR技术脱氮,本课题的研究内容主要分为两个部分:

(1) 研究平板膜的渗透汽化性能

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4. 研究创新点

基于渗透汽化原理构建平板式膜生物膜反应器(MBfR)处理硝酸盐氮废水,并外加甲醇作为碳源基质,进行反硝化作用以期达到生物脱氮的目的,同时也探讨平板膜在系统中的处理效果。

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