博碩士論文 100356008 詳細資訊




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姓名 黃鈺傑(Yu-chieh Huang)  查詢紙本館藏   畢業系所 環境工程研究所在職專班
論文名稱 不同形態擔體對流動式接觸床 (MBBR)去除氨氮效率之探討
(Study on Efficiency of Supports in Different Forms on Removing Ammonia-Nitrogen by Moving Bed Bio-film Reactor (MBBR))
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摘要(中) 本研究利用流動式接觸床處理技術(moving bed bio-film reactor, MBBR)以PE聚乙烯及PU聚氨酯之生物擔體對於不同氨氮濃度去除效率之影響並探討氨氮濃度、溶液pH、以及充填率對於不同型態生物擔體之影響,再以光電實廠MBR(薄膜過濾系統)出水進行測試。
PE聚乙烯生物擔體表面積為500 m2/m3、PU聚氨酯表面積為2000 m2/m3,研究得知,PE聚乙烯生物擔體雖表面積小於PU聚氨酯生物擔體但是因為污染物可以有效的通過PE聚乙烯生物擔體讓微生物可以進行反應。PU聚氨酯生物擔體經過生物馴養後,會造成污泥包覆情形,微生物無法有效通過進行反應 ,而造成處理效率不佳。
以PE聚乙烯測試後,在pH部分,在pH6~9時消耗的鹼度較為明顯,而最終反應的pH在6~9時(最適合為生物生長條件),去除效率也較佳(約可以達到69~90 %)。在充填率部份,經實際測試結果得知以PE聚乙烯生物擔體進行測試氨氮濃度為20 mg/L時,最佳充填率約30 %,水力停留時間(HRT)經過5小時,去除效率約可達到約90 %以上。對於實廠應用上,評估充填率成本時可列入建議。在整體的氨氮去除率顯示,水力停留時間延長,對於氨氮去除率皆有提升。氨氮與硝酸鹽氮的比例呈現反比,並非因為微生物生長吸附作用而去除,確實因為硝化菌的硝化作用達到去除的成效。
摘要(英) This study utilizes the technology of moving bed bio-film reactor (MBBR) to explore the influences of the biological carriers, they are, polyethylene (PE) and polyurethane (PU), on the removal efficiency of ammonia. The effects of concentration of ammonia, pH of solutions, and packing ratio of the carriers on the removal efficiency were also investigated. Finally, the effluent of the membrane bio-reactor (MBR) in a real optoelectronics factory is used to confirm the results from modeled system.
The surface area of PE biological carrier was 500m2/m3 and that of PU was 2000m2/m3. From the study, although the surface area of PE carriers was smaller than that of the PU carriers, the contaminants could effectively decomposed by the microorganism on PE; while sludge were filled within PU and prohibited the contaminants from diffusing/penetrating of contaminants into the carrier and from being decomposed by the sludge inside the carrier. As the consequence, when PU carrier is used, the removal efficiency is less than when PE was used
When pH was 6-9, the biological growth was favored; therefore, the removal efficiency was the best (up to 69-90%) and the alkalinity consumption was relatively obvious. When the concentration of ammonia was 20 mg/L, the removal efficiency could be higher than 90% with 30% packing of PE carriers and hydraulic retention time (HRT) of 5 hr. The overall ammonia removal rate indicates that prolonging of HRT can promote the removal rate of that. Moreover, as the ratio of ammonia is inversely proportional to the nitrate nitrogen, it is confirmed that the removal of ammonia is not caused by the absorption of growing microbion but by the nitrification of nitrobacters.
關鍵字(中) ★ 流動式接觸床處理技術
★ 生物擔體
★ 氨氮
★ 水力停留時間
關鍵字(英) ★ moving bed bio-film reactor (MBBR)
★ biological carrier
★ ammonia-nitrogen
★ hydraulic retention time (HRT)
論文目次 目錄
1.1. 研究緣起 1
1.2. 研究目的 3
第二章. 文獻回顧 5
2.1. 生物處理法的介紹 5
2.2. 光電產業氮來源 19
2.3. 光電廢水處理流程介紹 26
2.4 MBBR (moving bed bio-film reactor)流動式接觸床處理技術介紹 30
第三章. 分析方法 35
3.1. 實驗流程圖 36
3.2. 實驗材料 38
3.3. 實驗藥品 38
3.4. 實驗設備與儀器 39
3.5. 實驗項目與步驟 39
3.6. 實驗分析方法 40
第四章. 結果與討論 43
4.1 不同生物擔體對於MBBR處理氨氮之成效 44
4.2 PE聚乙烯生物擔體充填率對氨氮分解效率之影響 56
4.3 PE聚乙烯生物擔體pH對於氨氮分解效率之影響 58
4.4 PE聚乙烯、PU聚氨酯測試光電廢水實廠MBR出水 62
第五章. 結論與建議 71
5.1 結論 71
5.2 建議 72
參考文獻 74
圖目錄
圖2.1 生物處理程序中氮循環途徑 7
圖2.2 生物處理系統流程圖 10
圖2.3 生物膜的淨化原理 15
圖2.4 MEA單乙醇胺化學結構式 22
圖2.5 DMAC N ,N二甲基乙醯胺化學結構式 23
圖2.6 光電製程中有機氮主要來源比例 25
圖2.7 TFT-LCD製程有機廢水經AOAO+MBR 處理流程 26
圖2.8 MBBR曝氣攪拌與動力攪拌比較 33
圖2.9 活性污泥曝氣槽與MBBR曝氣槽傳氧方式 34
圖3.1 不同型態生物擔體曝氣過程 37
圖3.1 聚乙烯( PE擔體 ) 38
圖3.2 聚氨酯( PU海綿擔體 ) 38
圖4.1 PE聚乙烯對高濃度氨氮標準品去除效率變化 45
圖4.2 PE聚乙烯為擔體時,不同氨氮濃度下pH、DO、ORP之變化
47
圖4.3 PE聚乙烯對低濃度氨氮標準品去除效率變化 48
圖4.4 PE聚乙烯為擔體時,不同氨氮濃度下pH、DO、ORP之變化
50
圖4.5 PU聚氨酯對高濃度氨氮標準品去除效率變化 51
圖4.6 PU聚氨酯為擔體時,不同氨氮濃度下pH、DO、ORP之變化
53
圖4.7 PU聚氨酯對低濃度氨氮標準品去除效率變化 54
圖4.8 PU生物擔體馴養前後污泥包覆情形 55
圖4.9 PE聚乙烯固定濃度、不同充填率去除效率變化 57
圖4.10 PE聚乙烯為擔體時,不同pH對氨氮濃度20 mg/L之變化
60
圖4.11 PE聚乙烯固定濃度、不同pH下氨氮濃度變化 61
圖4.12 PE聚乙烯固定濃度、不同pH下氨氮及硝酸鹽氮濃度變化 61
圖4.13 PE聚乙烯於MBR-A 氨氮濃度20 mg/L時調整C/N比之影響
64
圖4.14 PU聚氨酯於MBR-A 氨氮濃度20 mg/L時調整C/N比之影響
65
圖4.15 PE聚乙烯於MBR-B 氨氮濃度200 mg/L時調整C/N比之影響
67
圖4.16 PU聚氨酯於MBR-B 氨氮濃度200 mg/L時調整C/N比之影響
68
圖4.17 PE聚乙烯針對MBR-A、B氨氮去除效率 69
圖4.18 PU聚氨酯針對MBR-A、B氨氮去除效率 70
表目錄
表2.1 懸浮生長式及附著生長式比較 6
表2.2 活性污泥法、生物膜法比較表 13
表2.3 使用生物接觸濾材的種類及類型 17
表2.4 生物濾材歷年研究整理 18
表2.3 光電產業TFT-LCD製程中常見原料彙整表 20
表2.4 一般光電業TFT-LCD製程有機廢水水質 20
表2.5 DMSO與DMAC含氮濃度的差異比較 25
表3.1 硝化菌培養基 42
表4.1 生物擔體充填成本比較 58
參考文獻 參考文獻
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指導教授 秦靜如(Ching-Ju Chin) 審核日期 2013-7-19
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