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船用膜生物反应器设计、仿真及工艺运行研究
| 论文题名： | 船用膜生物反应器设计、仿真及工艺运行研究 |
| 关键词： | 船舶污水处理;膜生物反应器;微生物;酶活性;BP神经网络 |
| 摘要： | 随着海洋环境污染加重，世界各国对海洋环境越来越重视，污水排放指标不断提升，加之恶劣的船舶环境这对船舶污水处理是一大挑战。与其他船舶污水处理设备相比较，船用膜生物反应器（MBR）具备处理效果稳定、抗冲击摇摆能力强、体积小等优点备受大家关注。然而船用 MBR仍可以进一步优化：提升效率、缩小体积。因此本文对提升船用MBR效率、缩小体积、增强抗冲击负荷能力等展开试验研究。 实验利用小试MBR装置进行试验，首先研究MBR处理船舶生活污水的影响因素，定期取反应器内的活性污泥和膜组件样本，进行微生物的酶活性和膜表面污染情况分析；其次结合小试MBR试验，利用BP神经网络对MBR运行过程中的环境要素进行仿真，并针对影响因子的特点选用4-7-1型BP神经网络拓扑结构；最后对船用MBR进行设计、试验。 试验研究得出常规因子与污染物的去除间的规律，并进行仿真模拟与优化主控工艺参数：1、欲达到2010 IMO排放标准，应控制HRT≥4h，最佳水力停留时间（HRT）在5～8h，污泥浓度（MLSS）≥2000mg/L，保持pH值≥6。当盐度升至28g/L时，化学需氧量（COD）去除率降至53％，抑制作用大；2、基于BP神经网络进行仿真、诊断、识别。结果表明：影响因子对有机物去除影响顺序为：HRT>盐度≈pH值>进水COD；而对氨氮去除效果影响顺序为：进水氨氮>进水COD>活性污泥沉降比>MLSS，因此为提高COD、氨氮去除效果，HRT与进水氨氮需严格调控。 利用扫描电镜与试验结合的方式对膜污染分析研究，发现随试验进行膜组件表面孔隙结构不断减少，膜污染不断加重；物理清洗仅对膜表面简单冲洗，化学清洗效果可使顽固的污泥解体，从根本上解决膜污染问题，效果远好于物理清洗。 通过酶活试验，得出进水COD、MLSS与脲酶和多酚氧化酶呈正相关；当处理含盐污水时，硝酸还原酶、多酚氧化酶、脲酶、转化酶的活性最初分别为236.8，203.3，15191，7226.8μmol/h·gfw；当盐度增至35g/L时，四种酶活分别降至158，66.7，11895，5389μmol/h·gfw；污水中盐度与微生物酶的活性呈负相关，有强抑制作用。究其原因，盐度影响环境渗透压，使微生物产生质壁分离现象，进而制约微生物酶活，直接影响污染物的去除。 本文从实际应用角度出发，进行船用 MBR设计，利用化粪池内新鲜生活污水进行MBR试验。得出设备抗冲击负荷能力强，稳定处理生活污水4000L/d左右，最大处理量高达5000L/d。其出水COD、BOD5、SS、出水氨氮分别稳定在100mg/L、10mg/L、10mg/L、20mg/L以下，出水指标满足2010 IMO最新排放标准。 |
| 作者： | 李鑫 |
| 专业： | 工程热物理 |
| 导师： | 施悦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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