耦合电化学氧化的厌氧正渗透膜生物反应器工艺及其性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whicky
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废水含有丰富有机物,回收其中的生物质能对于解决水体污染与能源危机具有重大意义。厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)可以有效截留微生物和出水中溶解性甲烷,生物质能回收效果好,但是氨氮去除效果不佳,引发关注。氨氮的电化学氧化可通过电极的直接氧化和间接氧化将氨氮转化为氮气,去除效率高、副产物少,但是需要高氯离子浓度环境条件。本论文耦合电化学氧化和AnOMBR,形成电化学氧化-厌氧正渗透膜生物反应器(EO-AnOMBR),利用氯化钠作为正渗透汲取液,在汲取液侧利用涂覆钌铱锡三元氧化物涂层的钛金属网(Ti/RuO2-IrO2-SnO2电极)为阳极,SS306不锈钢网为阴极,原位提高氨氮去除效能,研究氨氮去除机制,探讨电化学氧化和厌氧正渗透膜生物反应器间耦合作用。本研究主要涉及以下两个方面:(1)考察不同参数条件对电化学氧化去除氨氮过程的影响,并讨论副产物余氯产生情况。实验结果表明,电流密度越大,氨氮去除越快、电流效率越高,余氯越多。极板间距越大,能耗越高,极板间距为5 mm时,平均能耗最低,为0.025 Wh/g(NH4+-N)。初始氯离子浓度越高,氨氮去除越快,电流效率越高,0.5 M NaCl时平均电流效率为61.12%。化合余氯最低点为“电化学折点”,该点处氨氮完全去除,副产物余氯最少。(2)考察并比较EO-AnOMBR和AnOMBR在膜通量、渗透情况、污染物去除、产气情况等方面性能。分析汲取液侧耦合电化学氧化对生物反应器原料液侧的影响。实验结果表明,EO-AnOMBR相比AnOMBR具有更好的出水水质,出水氨氮去除率平均可达97.9%(AnOMBR仅为70.4%)。在整个实验周期,EO-AnOMBR正渗透膜初始水通量提高约7.4%。反应器中电导率和pH均呈现增加趋势,挥发性脂肪酸含量变化趋势先增加后降低,且未在反应器内积累,说明被有效生物利用。EO-AnOMBR系统具有较高的污染物去除率,COD去除率平均达到94.8%,磷酸根去除率平均为99.6%,引入电场并未影响生物单元活性。EO-AnOMBR最高甲烷产量为0.25 L/gCOD。
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