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1、原创性声明兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。除文中已经明确标明引用或参考的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。声明人（签名）：日期： 年 月 日膜电絮凝反应器处理生活污水的研究摘要 本课题采用电絮凝、膜生物反应器集成设备，以生活污水为研究对象，对其进行动态处理。探讨电絮凝技术和膜生物反应器相结合对生活污水的各项水质污染指标的去除效果。实验结果表明，电絮凝对浊度的去除效果显著，电絮凝时间达到120 min时，对浊度的去除率可达到97 %。电絮凝对氨氮、COD的去除效果并不明显，去除率分别达到5.1
2、%和50 %；膜生物反应器对浊度有进一步的去除效果，当膜生物反应器反应时间达到360 min时浊度去除率达到98 %。膜生物反应器对COD的去除效果显著，当反应时间为500 min时，COD去除率达到95.5 %。关键词 电絮凝 膜生物反应器 浊度 CODThe research of Dyeing Wastewater Treatment by Electrocoagulation and Membrane bioreactorAbstract In this research, the methylene blue solution as research object, put to u
3、se the Electro coagulation and Membrane bioreactor integrated devices,and have a dynamic handing. The experimental results indicated the removal effect of turbidity by Electro coagulation is prominent, when the time of Electro coagulation come to 120min,the removal could reach 97%. The removal effec
4、t of chroma and COD by Electro coagulation is not prominent, the removal is 5.1% and 50%; Membrane bioreactor has a further removal effect to turbidity, when the time of Membrane bioreactor come to 360min,the removal could reach 98%. The removal effect of COD by Membrane bioreactor is prominent, whe
5、n the time of Membrane bioreactor come to 500min,the removal of COD could reach 95.5%. Key Words Electro coagulation , Membrane bioreactor , Turbidity , COD目 录1引言11.1研究背景11.2 生活污水处理现状综述11.2.1 生活污水成分分析11.2.2 生活污水处理现状21.3 电絮凝技术21.3.1 电化学的发展21.3.2 电絮凝技术的机理31.3.3 电絮凝的影响因素31.4 膜生物反应器介绍与应用41.5 本课题研究内容及目的5
6、2 实验材料与方法12.1 实验材料12.1.1 实验用水12.1.2 实验装置12.1.3 实验试剂与设备22.2 实验方法32.2.1 污泥驯化32.2.2 电絮凝反应阶段32.2.3 膜生物反应器反应阶段32.2.4 对比实验32.3 分析项目及方法42.3.1 COD的测量42.3.2 浊度的测量52.3.3 pH值的测量53 结果分析与讨论63.1 运行效果及分析讨论63.2 电絮凝反应阶段63.2.1 浊度的去除效果63.2.2 氨氮的去除效果63.2.3 COD的去除效果73.2.4 pH值的变化83.3 膜生物反应阶段93.3.1 浊度的去除效果93.3.2 氨氮的去除效果10
7、3.3.3 COD的去除效果113.3.4 pH值的变化123.4 对比试验133.4.1 浊度的去除效果133.4.2 氨氮的去除效果133.4.3 COD的去除效果144 实验结论16致谢语17参考文献18181引言1.1研究背景水资源短缺是21世纪人类面临的最为严重的资源问题。目前全世界只有1/4人群饮用到合乎标准的清水，1/3的人口得不到安全用水，而且缺水的形势日趋严峻。我国人口占世界的22 %，淡水资源只有世界的7%，人均供水量只有世界人均占有量的1/4。据统计，我国每年因缺水造成的粮食减产达50多亿公斤，因缺水造成的经济损失达1200亿元，水资源的短缺严重地制约着经济的发展速度。因
8、此，解决水资源不足，开辟第二水资源-污水回用，是21世纪解决水资源危机的最有效途径。近几年，水处理领域出现了许多新型的处理方法，其中电絮凝和膜生物反应器以其特殊的多功能性、能效高、自动化程度高等优点，已经成为了研究关注的焦点1-2。但是目前以上两种技术投入在生活污水的处理中的研究还相对较少，主要还是集中在生活污水方面。而且单独地将电絮凝技术或者是膜生物反应器应用在污水处理方面，效果并不能到达一种相对完美的地步。 关于将电絮凝技术和膜生物反应器相结合处理生活污水比较好也比较成功的一个方法是将电絮凝技术和膜生物反应器二者结合，组成一个集成设备，利用电絮凝技术强化膜生物反应器的处理效果，同时还可以延
9、缓膜污染。考察了其对pH值、COD、氨氮等的去除效果, 并与普通MBR进行了比较, 以期为MBR的强化除磷提供一种可行的方法此方法可以被广泛应用于各种有机废水的处理中有很好的应用前景。1.2 生活污水处理现状综述1.2.1 生活污水成分分析校区生活污水主要由居民日常生活、中小型食堂餐饮及公共卫生服务设施等排放的污水组成。校区排放的污水主要包括沐浴洗涤废水、粪便水、餐饮废水等。沐浴洗涤废水有机物和悬浮物浓度相对较低，皂液和洗涤剂较高；粪便水悬浮物、有机物和细菌浓度较高；餐饮废水油脂、有机物和悬浮物浓度较高。污水的主要污染物有SS、COD、BOD、总磷、总氮、动植物油和粪便大肠菌群3。生活污水的主
10、要排放特征是：外观浑浊；容易恶化，若不及时处理容易产生臭味和腐败变黑等现象；水中含有机物和氮磷等营养物质高，可提供微生物增长和繁殖；一般不含有毒物质，但含有大量细菌、病毒、寄生虫卵等。1.2.2 生活污水处理现状目前，中水回用的处理方法，一般是按照生活污水的各中污染物含量、中水用途及要求的水质，采用不同处理单元组成的能够达到处理要求的工艺流程。其处理系统一般由三部分组成：前期处理，中心处理，后期处理。前期处理一般是指一级处理（格栅和初沉池）；中心处理可分为两类，即生物处理技术（活性污泥法或生物膜法）和膜分离技术；后期处理通常采用滤池、臭氧或二氧化氯氧化、紫外线杀菌、活性炭吸附等进行深度处理。传
11、统的污水处理技术成熟可靠，但工艺流程复杂，占地面积大，操作管理复杂且技术上存在一定的不足：二沉池沉淀效率低，污泥生产量大，氯气消毒会产生致癌物且具有一定的臭氧负荷，紫外线杀菌对粪便大肠杆菌的去除效果较差，二氧化氯和臭氧的使用效率受到水质的限制。因此，寻求一种工艺流程简单、占地面积小、建设费用少、运行成本低、操作管理方便的污水处理技术成为研究者的焦点4。近年来，各种新型高效的污水处理技术应运而生，这些新的技术与传统的生化污水处理工艺相比，具有固液分离效果好、生化效果高、出水水质优、设备集中、占地面积小、污泥浓度高、污泥负荷低、便于管理和自动控制等优点，基本上解决了传统的活性污泥法存在的污泥膨胀、
12、污泥浓度低等因素造成的出水水质问题，在污水处理中有着广阔的前景5-6。1.3 电絮凝技术1.3.1 电化学的发展电化学用于污水处理起源于1889年的英国，美国于1909年申请了铝电极和铁电极用于电絮凝的专利7。电絮凝技术在饮用水方面的应用起源1946 年的美国8，但是由于相对较高的投资以及昂贵的电费，初期电絮凝技术并没有得到普及。随着饮用水标准的提高，以及废水排放环境标准的日益严格，电化学技术在世界范围内获得了相当大的重视，其优势在于颗粒去除效率高、集约化的处理设施、运行成本低以及具备全部自控的潜力。其中铝电极通常用于给水处理而铁电极通常用于废水处理。目前关于电絮凝技术的实际工业应用的报道目前
13、还不多，这主要是由于电极寿命以及能耗的限制。随着环境排放标准的日益严格，电化学技术凭借其低运行成本以及高处理效率具有广阔的市场。研究证明电絮凝技术应用于除磷可以获得90 %以上稳定的处理效果9。1.3.2 电絮凝技术的机理电絮凝技术包括从铝电极和铁电极上电解出Al3+和Fe3+作为絮凝剂用于絮凝。在电解过程中可产生独特的混凝和絮凝环境，电极区域所产生的电解离子具有相当高的活性。阳极金属离子的解离释放，在产生阳离子的同时并没有同时引入相应的阴离子，而阴离子的存在可影响金属离子氢氧化物的形成。在水解过程中阴极提供氢氧根离子同时产生氢气，氢气泡有助于将絮凝态的颗粒物上浮至水体表面，这种现象也被叫做电
14、气浮。同时电场的存在也会对颗粒运动产生影响。在电絮凝过程中，多级电化学反应以及多电子转移具有很高的复杂性。在电絮凝的过程中伴随着许多其它的复杂反应，每一种反应都会对电絮凝系统的反应速率起到限制作用10。电絮凝机理主要包括如下两个方面11： （a）吸附电中和；通过带正电的水解物质的投加来达到电荷平衡，降低絮凝过程中的静电斥力；（b）压缩絮凝；在水解物质的浓度维持在2050 mgL-1、pH值在6.28.2的条件下，金属离子以氢氧化物的形式沉淀。当达到等电点的时候，对胶体颗粒的吸附发生。在沉降过程中，该金属盐氢氧化物将和胶体颗粒一起沉降。1.3.3 电絮凝的影响因素1.3.3.1 电极材料电絮凝技
15、术中所采用的电极材料通常为铝和铁。由于铁电极的价格相对便宜，通常将铁电极用于污水处理，铝电极用于给水处理。当然铝电极同样单独或与铁电极联合使用用于污水处理。电极可取材于铁或铝的锻造、切割工厂。在电极的制作和选取中，需要保证没有重金属合金在板材中，同时需要对电极表面进行定期清洗。当水中有大量 Ca2+ 和Mg2+存在的情况下，阴极材料推荐选用不锈钢。1.3.3.2 电流密度电絮凝反应器所需的电量取决于所需释放的Al3+和 Fe3+数量。为保证电絮凝 系统长时间运行无需维护，电流密度建议控制在2025 Am-2，同时定期对电极进行清洗。电流密度需要和其它参数相结合如pH值，温度和流速以保证较高的电流效率。电流效率取决于电流密度以及阴离子种类。在没有已知经验值的情况下，电流密度和电荷负荷可以通过试验确定。另外电流密度存在一个临界值，当电荷负荷达到临界电流密度的时候，出水水质不会随着电流的增加取得明显的提高12。1.3.3.3 pH的作用pH在水和废水电絮凝处理中的作用体现在影响电流密度和金属氢
