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生物磁性载体的研制及其在废水处理中的试验研究

张志永

   生物膜法是一种高效的废水生物处理工艺,生物载体则是该工艺的核心部分,其性能直接影响和制约着生物膜法工艺的处理效果。本研究以强化生物脱氮和污泥减量化为主要目标,选取天然多孔矿物——浮石、网络状塑料外壳、磁铁为原料,试验开发出一种新型生物磁性载体,并将该载体应用于生物膜反应器进行废水处理试验研究。 首先考察了浮石的物理性能,使用扫描电子显微镜观察浮石的微观结构,并进行了浮石吸附试验和挂膜试验研究,在此基础上开发出磁性载体。然后采用磁性载体生物膜反应器和非磁性载体生物膜反应器进行平行试验,考察了载体的挂膜性能,进行了模拟废水处理试验以探讨工艺的最优运行参数,在此基础上,对实际生活污水和焦化废水进行了处理试验,最后探讨了磁性载体生物膜反应器中污染物的降解机理。论文主要研究结果如下: (1)天然浮石具有粗糙表面和多孔结构,平均孔径在15μm左右,孔隙率为69.5~71.8%,吸水率为58~61%,适合于微生物的附着,孔壁厚1-2μm,强度较高。 (2)挂膜试验结果表明:生物磁性载体的挂膜性能明显占优,可在5d内完成挂膜,而非磁性载体则须8d,且磁性载体对COD_(Cr)、NH_4~+-N的去除率比非磁性载体分别高出5%和20%左右。 (3)以模拟废水为处理对象,探讨了DO、HRT、载体磁场强度等对生物膜反应器处理效果的影响。结果表明:载体中心磁场强度为200Gs、DO=2.0~3.5mg/L、HRT=8h的条件下,系统运行效果最优,出水COD_(Cr)、NH_4~+-N稳定在30mg/L和5mg/L左右,去除率分别达90%和80%;出水总氮在20mg/L左右,去除率在50%以上;出水总磷约为4mg/L,去除率仅为20%。磁性载体反应器内60d的污泥量为163.25g,明显低于平行试验的非磁性载体反应器内的231.76g,说明磁场的存在有利于污泥减量化。 (4)在DO=2.0~3.5mg/L、HRT=5h的条件下,校园生活污水经磁性载体生物膜反应器处理后,出水COD_(Cr)稳定在20mg/L左右,NH_4~+-N在5mg/L以下,两者的去除率均在90%左右;出水总氮在15mg/L左右,去除率在50%以上。在DO>2.0mg/L、HRT=12h的条件下,焦化废水经处理后,出水COD_(Cr)在100mg/L左右,去除率约为80%,但对NH_4~+-N的处理效果不是很理想。 (5)对磁性载体生物膜反应器运行结果和微生物学特性的研究表明,载体内的弱磁场能刺激微生物活性,明显有利于硝化作用和污泥减量化。……   
[关键词]:生物磁性载体;生物膜反应器;脱氮;污泥减量;废水处理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:暨南大学2007年