膜曝气生物膜法处理乙腈废水的生物膜特性
文献类型：学位论文
| 作者 | 李庭刚 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘俊新 |
| 关键词 | 膜曝气生物膜反应器（MABR） 乙腈废水 无泡曝气 异向传质膜曝 气生物膜结构和特性 功能活性分层 微生物群落分布 membrane-aerated biofilm reactor (MABR) acetonitrile wastewater bubbleless aeration structure and characteristics of counter-diffusion membrane-aerated biofilm functional stratification of activity microbial community |
| 其他题名 | Characteristics of Membrane-Aerated Biofilms Treating acetonitrile Wastewater |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 膜曝气生物膜反应器（MABR）是一种新颖的膜生物反应器系统，其突出特征是无泡曝气和氧与底物的异向传质导致的功能活性分层，对含高氨氮和高挥发性有机污染物废水的处理具有明显优势。然而，目前对MABR 系统内生物膜特性、理化和流变特性等尚不清楚，导致MABR 不能成功启动和稳定运行。本研究以乙腈为模型污染物，系统开展了MABR 处理乙腈废水的性能和异向传质膜曝气生物膜的理化、流变特性、胞外聚合物组成与分布以及生物膜微生物群落结构变化等研究，解析膜曝气生物膜行为特征，以期为实现有效的MABR 工艺调控提供科学依据。 通过研究发现，低进水表面负荷是MABR 系统生物膜形成的关键条件，生物膜疏水性、粘合性胞外聚合物（bEPS）、粘合性蛋白质/粘合性多糖比值及表面电荷是影响生物膜形成的主要因子，而碳缺乏诱导、DLVO 静电引力和蛋白质因子粘附是生物膜粘附的驱动力和形成机制。在此基础上，提出了MABR 内生物膜快速培养与反应器快速启动方法。 乙腈（ACN）是一类高挥发性的毒性有机氮化合物，由于其水质的特殊性，常规方法和工艺处理的有效性不高，同时传统曝气导致其逸散会对周边空气产生污染，而且生物降解产生的氨氮需要复杂的系统进一步处理才能排放。本论文采用MABR 处理乙腈废水，其无泡曝气特性可避免传统曝气导致的乙腈挥发；氧和底物异向传质使膜曝气生物膜内产生双向浓度梯度，有利于具有活性分层的降解、硝化、反硝化作用的一体式功能生物膜的形成。试验结果表明，MABR 内硝化-反硝化过程是短程硝化反硝化与传统硝化反硝化共同存在的体系，控制生物膜厚度平均为1600 μm，可形成好氧/缺氧/厌氧活性分区。在表面负荷为 11.92g /m2·d，上升流速为12 cm/s，氧过膜压力为2.1 psi 时，MABR 获得了几乎完全的乙腈去除率，大约98.6%的TOC 和83.3%的TN 被去除。研究了关键操作条件，如表面负荷、溶解氧分布和上升流速等，对MABR 处理性能影响和各功能微生物群落的空间分布，确定出MABR 运行操作参数的最佳控制值。 针对膜曝气生物膜（MAB）与传统生物膜的氧和底物传质差异，系统研究了异向传质膜曝气生物膜特性。通过对不同厚度MABs 对比试验，发现异向传质MAB 内EPS 组成和分布、微生物活力、分形维数、疏水性、粘性、密度和表面电荷等微生物、理化、流变及表面特性的变化和分布差异显著。异向传质MAB的表面特性与EPS 分布及蛋白质与多糖比值呈正相关；溶解氧分布对EPS 特性和分布有重要影响；EPS 分布与MAB 微生物群落之间具有关联性；在厚的MAB内，氨氧化菌分布在载体膜附近生物膜内侧好氧区域，反硝化菌生长在生物膜中间缺氧区域，乙腈降解菌主要富集在生物膜外侧厌氧区域。 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 公开日期 | 2011-08-01 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/615]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_水污染控制实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李庭刚. 膜曝气生物膜法处理乙腈废水的生物膜特性[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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