水資源短缺已經(jīng)成為制約全球社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一,是未來50年人類社會發(fā)展亟需解決的重大問題。城市污水再生利用不僅可以改善水環(huán)境污染現(xiàn)狀,還可以有效緩解水資源短缺問題,是提高水資源綜合利用率的有效途徑。但是,再生水利用過程中健康和生態(tài)風險的分析和控制是污水再生回用領域面臨的重要問題。本文研究了膜生物反應器(MBR)在城市污水處理與回用中的污染物去除效能,分析了MBR出水氯消毒過程中消毒副產(chǎn)物(DBPs)的生成情況,系統(tǒng)研究了消毒條件、MBR出水溶解性有機物(DOM)特性對氯消毒DBPs生成的影響,并通過實驗手段,將不同生長時期微生物分泌的代謝產(chǎn)物進行分離,分析了其DBPs生成情況,研究了MBR系統(tǒng)內微生物代謝活動特征對出水消毒DBPs生成的影響；利用差異光譜技術定量分析了消毒導致的DOM光譜特性變化與DBPs生成的相關性,探討MBR出水消毒DBPs的生成機制；同時,本研究還分析了粉末狀活性炭(PAC)對MBR出水氯消毒DBPs生成的控制作用。主要研究結果如下：1.MBR對城市污水中的懸浮物和可降解有機物有較高的去除能力,去除效率分別達100%和98%。MBR出水可滿足我國城市非飲用...

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 本文的研究背景、研究目的與意義
        1.1.1 本文的主要研究背景
        1.1.2 本文主要研究目的與意義
    1.2 本文所要解決的關鍵問題、主要研究內容及創(chuàng)新之處
        1.2.1 本文所要解決的關鍵問題
        1.2.2 本文的主要研究內容
        1.2.3 本文的主要創(chuàng)新之處
    1.3 本文的主要課題來源及資助情況
第二章 文獻綜述
    2.1 污水再生利用研究現(xiàn)狀
        2.1.1 污水再生利用的意義
        2.1.2 污水再生利用國內外研究現(xiàn)狀
    2.2 城市污水再生回用處理技術
        2.2.1 物理法
        2.2.2 化學法
        2.2.3 生物法
    2.3 膜生物反應器(MBR)出水水質特征
        2.3.1 MBR出水常規(guī)水質特征
        2.3.2 MBR出水溶解性有機物(DOM)特征
    2.4 污水再生消毒副產(chǎn)物研究現(xiàn)狀
        2.4.1 污水再生回用常見的消毒方法
        2.4.2 再生水消毒副產(chǎn)物(DBPs)的生成
        2.4.3 DBPs的毒性
第三章 實驗材料與方法
    3.1 實驗藥品與儀器設備
        3.1.1 實驗藥品
        3.1.2 實驗儀器與設備
    3.2 膜生物反應器(MBR)的構建、運行與維護
        3.2.1 MBR污水處理系統(tǒng)的構建
        3.2.2 MBR污水處理系統(tǒng)的污泥接種與馴化
        3.2.3 膜組件的清洗
    3.3 氯消毒實驗方法
        3.3.1 消毒劑配制
        3.3.2 氯消毒實驗操作方法
        3.3.3 氯消毒劑投加量的確定
    3.4 消毒副產(chǎn)物測定方法
        3.4.1 鹵代消毒副產(chǎn)物的測定方法
        3.4.2 N-亞硝基二甲胺(NDMA)的測定方法
    3.5 溶解性有機物(DOM)的表征方法
        3.5.1 DOM分子量分布的測定方法
        3.5.2 DOM的樹脂分離方法
        3.5.3 DOM三維熒光光譜(EEM)的測定方法
        3.5.4 DOM紅外光譜(FTIR)的測定方法
    3.6 相關水質指標的測定
第四章 MBR-氯消毒工藝的污水處理效能及三鹵甲烷(THMs)生成情況
    4.1 MBR對城市污水中常規(guī)水質指標的去除效能
    4.2 MBR對城市污水中不同特性溶解性有機物(DOM)的處理效能
        4.2.1 MBR對不同分子量DOM的去除效能
        4.2.2 MBR對城市污水中不同極性DOM的去除效能
    4.3 MBR出水氯消毒消THMs的生成量和種類
        4.3.1 MBR出水氯消毒總THMs生成潛能
        4.3.2 MBR出水氯消毒THMs生成量和種類
    4.4 氯消毒條件對MBR出水THMs生成的影響
        4.4.1 氯投加量對THMs生成與種類的影響
        4.4.2 消毒時間對THMs生成與種類的影響
        4.4.3 加氯量和消毒時間對溴、氯結合因子的影響
    4.5 本章小結
第五章 MBR出水溶解性有機物(DOM)特征對THMs生成特性的影響
    5.1 MBR出水DOM分子量分布對THMs生成特性的影響
        5.1.1 MBR出水DOM分子量分布的特點
        5.1.2 MBR出水DOM分子量分布對THMs生成活性的影響
        5.1.3 MBR出水不同分子量DOM組分對總THMFP的貢獻
        5.1.4 MBR出水DOM分子量分布對THMs組成的影響
    5.2 MBR出水DOM極性/酸堿特性對THMs生成特性的影響
        5.2.1 MBR出水中DOM極性/酸堿特性分布
        5.2.2 MBR出水DOM極性/酸堿特性對THMs生成的影響
        5.2.3 不同極性/酸堿性組分對MBR出水總THMFP的貢獻率
        5.2.4 MBR出水中DOM極性/酸堿特性對THMs組成的影響
    5.3 DOM來源、化學組成與THMs生成特性的相關性
        5.3.1 MBR出水不同分子量組分DOM的化學組成與來源
        5.3.2 MBR出水不同分子量組分的熒光特性與THMs生成活性及組分的相關性
    5.4 本章小結
第六章 MBR中微生物代謝對出水消毒副產(chǎn)物(DBPs)生成特性的影響
    6.1 MBR中與生物量相關的產(chǎn)物(BAP)和與基質利用有關的產(chǎn)物(UAP)的產(chǎn)生
        6.1.1 MBR系統(tǒng)的啟動和運行
        6.1.2 MBR反應器內BAP和UAP的產(chǎn)生
    6.2 MBR系統(tǒng)中BAP和UAP的特性
        6.2.1 BAP和UAP的分子量分布
        6.2.2 BAP和UAP的化學組成與來源
        6.2.3 BAP和UAP的官能團組成
    6.3 MBR系統(tǒng)中BAP和UAP氯消毒后DBPs的生成特性
        6.3.1 BAP和UAP氯消毒鹵代含碳消毒副產(chǎn)物(C-DBPs)的生成特性
        6.3.2 BAP和UAP氯消毒鹵代含氮消毒副產(chǎn)物(N-DBPs)的生成特性
        6.3.3 BAP和UAP氯消毒N-亞硝基二甲胺(NDMA)的生成特性
    6.4 研究結果對污水處理與回用過程MBR工藝運行的指導
    6.5 本章小結
第七章 MBR出水消毒過程中消毒副產(chǎn)物(DBPs)生成的光譜定量分析
    7.1 MBR出水氯和氯胺消毒后DBPs的生成特性
        7.1.1 MBR出水消毒鹵代含碳、含氮消毒副產(chǎn)物(C,N-DBPs)的生成特性
        7.1.2 MBR出水消毒N-亞硝基二甲胺(NDMA)的生成特性
    7.2 MBR出水溶解性有機物(DOM)吸收光譜變化與鹵代DBPs生成的相關性
        7.2.1 氯和氯胺消毒后MBR出水DOM吸收光譜的變化
        7.2.2 MBR出水DOM吸收光譜的變化與鹵代DBPs生成的相關性
    7.3 MBR出水DOM三維熒光光譜變化與鹵代DBPs生成的相關性
        7.3.1 氯和氯胺消毒后MBR出水DOM的三維熒光(EEM)光譜變化
        7.3.2 MBR出水DOM熒光光譜的變化與鹵代DBPs生成的相關性
    7.4 MBR出水DOM的光譜變化與N-亞硝基二甲胺(NDMA)生成的相關性
    7.5 本章小結
第八章 粉末活性炭對MBR污水處理效能及出水THMs生成的影響
    8.1 MBR處理城市污水的啟動特性
        8.1.1 MBR啟動過程中污泥濃度的變化特性
        8.1.2 MBR啟動過程中對COD的去除特性
        8.1.3 MBR啟動過程中對氨氮的去除特性
        8.1.4 MBR啟動過程中對DOC和UV254的去除特性
    8.2 粉末活性炭(PAC)對MBR工藝污染物去除效能的影響
        8.2.1 PAC/MBR與MBR工藝對有機污染物去除效能的比較
        8.2.2 PAC/MBR與MBR工藝對氨氮去除效能的比較
        8.2.3 PAC/MBR與MBR工藝對濁度去除效能的比較
    8.3 PAC對MBR膜污染的影響
        8.3.1 PAC/MBR與MBR實際運行中膜污染對比
        8.3.2 兩種工藝污泥上清液中DOM對超濾膜的污染對比
    8.4 PAC對MBR出水DOM特性的影響
        8.4.1 PAC對出水DOM分子量分布的影響
        8.4.2 PAC對出水DOM極性/酸堿特性分布的影響
        8.4.3 PAC對出水DOM化學組成和來源的影響
    8.5 PAC對MBR出水氯消毒THMs生成特性的影響
        8.5.1 PAC對MBR出水THMFP的影響
        8.5.2 PAC對MBR出水THMs生成動力學的影響
        8.5.3 PAC對MBR出水THMs組成的影響
    8.6 消毒條件對PAC/MBR出水氯消毒THMs生成及組份的影響
        8.6.1 加氯量對MBR和PAC/MBR出水THMs生成及組分的影響
        8.6.2 消毒時間對MBR和PAC/MBR出水THMs生成及組分的影響
    8.7 本章小結
第九章 結論與展望
    9.1 結論
    9.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間學術成果
附錄一
附錄二
附錄三
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3884443