基于微反应器的CFMBR处理城市生活污水的试验研究

发布时间：2020-04-25 00:48

【摘要】：以生物炭和废塑料为原料制备磁性生物炭填料和柱状改性塑料填料,制作圆柱形磁性微反应器,以此为基础来设计制作复合填料磁性生物膜反应器(CFMBR:composite fillers magnetic biofilm reactor)。在挂膜试验中,将复合填料磁性生物膜反应器(CFMBR)、单一磁性生物炭填料生物膜反应器及单一改性塑料填料生物膜反应器的挂膜效果及对城市污水中污染物的去除效果进行了对比分析。单因素试验和正交试验的进行,研究了复合填料磁性生物膜反应器(CFMBR)处理污水时,各因素对污染物去除效果的影响,且确定了最佳的运行参数;在最佳运行条件下,将其用于处理实际城市生活污水,分析污染物去除效果。最后进行了机理分析。研究得出以下结论:(1)对比了CFMBR、单一磁性生物炭填料生物膜反应器及单一改性塑料填料生物膜反应器在挂膜阶段的挂膜情况和挂膜成功、稳定运行后对水中污染物的降解效果,结果显示,CFMBR具有更好的挂膜效果及更高的去除率,对COD、氨氮、总磷的去除率分别稳定在93.3%、87.4%和68.0%左右。(2)单因素试验探究了HRT、DO、填料混合比及填料填充率等因素对CFMBR去除污染物效果的影响,试验表明,各因素对COD、NH_4~+-N、TP的去除效果均有一定程度的影响。正交试验结果显示,在HRT为10h、DO为3.0mg/L、填料混合比为2:10、填料填充率为40%时,CFMBR对污水的降解效果最佳。(3)实际城市生活污水处理试验结果显示,CFMBR对COD、氨氮、总磷的平均去除率分别为92.7%、78.2%和57.5%,三者出水浓度分别满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》的一级排放标准。(4)生物炭填料FT-IR分析表明,生物炭结构中存在羧基、酚羟基等基团,这些基团有利于细胞的黏附和增殖,促进形成生物膜,加快降解水中污染物。生物膜镜检及脱氢酶活性分析结果显示,在CFMBR中,填料上生物膜中有更丰富的生物相,微生物具有更快的生长繁殖速率,能更快更好的降解污染物,优于单一改性塑料填料和单一磁性生物炭填料。CFMBR的填料是生物炭和废塑料,它们均来源于固体废物,既综合利用了固体废物,又解决了废水的处理,因此研究成果推广应用价值较大。
【图文】：

示意图,试验装置,示意图,生物膜反应器

图 2. 1 试验装置示意图Fig 2. 1 Diagram of the experimental apparatusCFMBR 采用上向流进水方式，即底部进水，上部排出；气水流向相同，使得水、气分布更均匀，此外水、气上升时水流和气体不断扰动，加快老化，死亡的生物膜脱落，促使新生菌膜再生，从而使生物膜保持较高的活性；生物膜反应器中间部分为反应区，内填充有填料，是由若干个相同直径、高度的圆柱形磁性微反应器组成，，污水流经磁性微反应器内滤料及表面生物膜时，它们对污染物物理截留，对其吸附代谢将之去除，此外水流方向上的食物链也逐级捕食污染物，使其被降解；穿孔曝气管及反冲洗布气布水系统设置在生物膜反应器的底部；空气在气泵作用下经穿孔曝气管而被鼓入。生物膜反应器运行一段时间后，一些生物膜老化脱落、过厚等需对其反冲洗，来降低被截留积累在生物膜上的悬浮物量，完成生物膜的新老更替，反冲洗水从上部被排出。

示意图,改性塑料,柱状,示意图

塑料填料的制备及表征改性塑料填料形状为中空圆柱状，圆柱直径和长度等离子体法，其制作原料为废矿泉水瓶，具体制弃的矿泉水瓶裁剪为方形的塑料片，利用介质阻子体，对此方形塑料片进行时长 2min 的表面改性连接高压端的中心电极直径是 14mm；介质为石；高压电源的地端连接外壳金属电极；放电区长度体，流量是 0.12m3/h；高压电源电压为 15kV、频下，反应器放电同时产生低温等离子体；等离子表面，进行改性处理，制备出改性塑料片。性塑料片一对相对的两边进行打孔，把打孔的两边性塑料填料，如图 2.2 所示。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

【参考文献】