【正文】 壓泵兩類)。膜分離使污水中的大分子難降解成分，在體積有限的生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，大大提高了難降解有機(jī)物的降解效率。而MBR工藝是用膜抽吸作用來進(jìn)行泥水分離，污泥膨脹不會(huì)影響MBR系統(tǒng)的正常運(yùn)行和出水水質(zhì)，因此運(yùn)行管理極為方便。：聚丙烯中空纖維膜生產(chǎn)過程中，沒有投加任何添加劑和致孔劑等，因而化學(xué)穩(wěn)定性能好，可以采用強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿清洗。MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝的工作原理：首先通過活性污泥來去除水中可生物降解的有機(jī)污染物，然后采用膜將凈化后的水和活性污泥進(jìn)行固液分離。80年代以后，隨著膜制造技術(shù)的發(fā)展、膜分離工藝的完善、膜清洗方法的改進(jìn)和污水廠出水水質(zhì)要求的提高，MBR開始在污水處理行業(yè)得到應(yīng)用。m2，DorrOliver公司在60年代還開發(fā)了另外一種膜處理工藝MST（Membrane Sewage Treatment）。它是用一個(gè)外部循環(huán)的板框式組件來實(shí)現(xiàn)膜過濾的。膜與生物處理工藝結(jié)合的膜生物反應(yīng)器研究迄今已逾30年了，近幾十年來更是得到迅猛發(fā)展。MBR利用膜的截留作用，幾乎能將全部的污泥及微生物截留下來，使生物單元具有很高的污泥濃度，不但提高了其對(duì)有機(jī)物的去除率，而且使其對(duì)氨氮的去除率也明顯增高。作為一種新型、高效的水處理技術(shù)，MBR 工藝正受到我國(guó)水處理工作者的重視。因此為了彌補(bǔ)不同工藝的缺點(diǎn)，同時(shí)人類對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，各種新型、改良的高效廢水生物處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。但是其缺點(diǎn)是對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)和連續(xù)在線分析儀表要求高，操作復(fù)雜，難于管理。但是這些工藝的優(yōu)缺點(diǎn)也同樣明顯。污水生物處理法是19世紀(jì)末出現(xiàn)的污水治理技術(shù)，現(xiàn)今已成為世界各國(guó)處理污水的主要手段。據(jù)資料介紹[3]，美國(guó)現(xiàn)在平均每1萬人就擁有1座污水處理廠，英國(guó)和德國(guó)每7000～8000人擁有1座污水處理廠。 我國(guó)城市生活污水處理現(xiàn)狀我國(guó)污水處理面臨著水污染嚴(yán)重，污水治理起步晚、基礎(chǔ)差、要求高的形勢(shì)。我國(guó)水體污染主要來源于超標(biāo)排放的工業(yè)廢水和大量未經(jīng)處理直接進(jìn)入水體的城市生活污水。 我國(guó)水資源現(xiàn)狀我國(guó)的缺水形勢(shì)尤其嚴(yán)峻。另外，本實(shí)驗(yàn)對(duì)膜組件清洗前后膜通量的變化以及出水水質(zhì)的變化也做了系統(tǒng)的概括。我們從曝氣方式入手采用射流曝氣膜生物反應(yīng)器加抽吸泵，取代了鼓風(fēng)機(jī)。通過近100天的試驗(yàn)研究此新型MBR系統(tǒng)在處理人工合成污水的效果以及可能遇到的問題；通過研究溶解氧、SRT 、HRT、混合液回流比、MLSS對(duì)C、N、P的降解性能，確定DO、SRT、HRT、污水回流比等運(yùn)行參數(shù)，并且分析污泥形態(tài)對(duì)污染物去除效率的影響。關(guān)鍵字 膜生物反應(yīng)器；射流曝氣；膜污染；污泥形態(tài) Research on Treatment of Wastewater by Improved Membrane BioreactorAbstractMembrane bioreactor (MBR) technology has many advantages beyond with traditional methods, It has the very good application prospect, but energyintensive, Membrane fouling process is the main application of the MBR obstacles. We adopted from the aeration of aeration membrane bioreactors and suction pump, replaced the blower. Through the experimental study of nearly 100 days in this new system with artificial synthesis MBR sewage effect and the possible problems, Through the research of oxygen, revamp, HRT, mixture of backflow MLSS ratio, the C and N, P, degrade the performance DO, revamp, HRT, sewage reflux ratio etc, and analysis of operation parameters of pollutant removal efficiency of sludge form. The test shows: in dealing with the synthetic wastewater, the system CODCr during the removal rate are greater than 85% of NH3 N efficiency, also maintains in 95%, selecting suitable nitrification, liquid reflux ratio of total nitrogen removal rate are higher than 70%, and the effluent turbidity, colorless, odorless and 1NTU are less. In examining the aeration of sludge form when the effect that: the aeration, high intensity in the pump shearing force and aeration strong turbulence, anaerobic sludge pool became very loose and finely, this state of serious impact on the sludge sedimentation performance, but more conducive to the degradation of pollutants reactor. In addition, the experiment of membrane module of flux change before and after cleaning and water quality change made system.Keywords MBR；municipal wastewater；Membrane pollution ；sludge characteristics47 目 錄1 緒 論 1 我國(guó)水資源現(xiàn)狀 1 我國(guó)城市生活污水處理現(xiàn)狀 1 膜生物反應(yīng)器的研究概況 3 膜生物反應(yīng)器簡(jiǎn)介 3 膜生物反應(yīng)器的研究應(yīng)用進(jìn)展 14 本文研究目的和研究?jī)?nèi)容 14 研究目的 14 研究意義 15 研究?jī)?nèi)容 152 實(shí)驗(yàn)裝置與研究方法 17 A/A/O實(shí)驗(yàn)裝置脫氮除磷 17 A/A/O法基本工藝原理 17 A/A/O 法污水處理開工調(diào)試 18 A/A/O工藝的特點(diǎn) 19 A/A/O工藝的固有缺欠 19 A/A/O工藝流程的改進(jìn)措施 20 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖 23 實(shí)驗(yàn)用水 24 25 26 263 系統(tǒng)處理人工合成污水的效果研究 27 系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物(COD)去除特性的研究 27 系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物（COD）去除效果的研究 27 系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物（COD）去除機(jī)制的研究 28 系統(tǒng)對(duì)氮去除特性的研究 31 系統(tǒng)對(duì)氨氮去除效果的研究 31 系統(tǒng)對(duì)總氮去除效果的研究 31 膜對(duì)MBR處理效能的強(qiáng)化促進(jìn)作用研究 33 膜污染與清洗 37 膜污染及其減緩防治措施 37 膜的清洗 38 本實(shí)驗(yàn)采取的措施 39 本章小結(jié)與問題 404 系統(tǒng)污泥形態(tài)特性的研究 41 污泥沉降性能的研究 41 污泥形態(tài)的研究 44參 考 文 獻(xiàn) 47致 謝 50 1 緒 論水是生命之源，是人類文明不斷發(fā)展的基礎(chǔ)條件，是人類生存的根本。根據(jù)2000 年《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》[1]，我國(guó)雖然水資源總量居世界第4位，僅相當(dāng)于世界人均占有量的1/4，是世界人均水資源極少的13 個(gè)貧水國(guó)之一。據(jù)《2003年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》[3]公布，2003年，全國(guó)廢水排放總量為460億t，%。近些年， 城市污水處理的建設(shè)有了很大發(fā)展，截至2005年6月底，全國(guó)661 個(gè)城市建有污水處理廠708座，處理能力為4912萬m3/d，是2000年的兩倍多，比2000年增加了43%，%。而我國(guó)城鎮(zhèn)人口中，平均每150萬人才擁有1座污水處理廠。我國(guó)現(xiàn)階段的城市污水處理主要以生物法為主，物理法和化學(xué)法起輔助作用。如：(1)傳統(tǒng)活性污泥法對(duì)有機(jī)物去除率高、污泥負(fù)荷高、池容積小、電耗省、運(yùn)行費(fèi)用低。(3)氧化溝法具有處理工藝及構(gòu)筑物簡(jiǎn)單、無初沉池和污泥硝化池(一體式氧化溝還可以取消二沉池和污泥回流系統(tǒng))、有機(jī)物去除率較高、脫氮、除磷(溝前增設(shè)厭氧池)、綜合指標(biāo)較優(yōu)、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是存在負(fù)荷低、占地大、電耗大、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用偏高的缺點(diǎn)。而其中引人注目的是用膜分離技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的重力式沉淀池，構(gòu)成了新型的水處理技術(shù)，膜生物反應(yīng)器組合工藝。在MBR工藝中， 創(chuàng)造性地利用膜作為泥水分離手段與傳統(tǒng)活性污泥過程連用，因此MBR 工藝具有許多其它生物處理工藝無法比擬的明顯優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)廢水生物處理工藝相比，MBR 具有生化效率高、有機(jī)負(fù)荷高、污泥負(fù)荷低、出水水質(zhì)好、設(shè)備占地面積小、便于自動(dòng)控制和管理等優(yōu)點(diǎn)。MBR的商業(yè)應(yīng)用也有20年的歷史了。在生活污水處理中，獲得了極佳的處理效果，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系統(tǒng)處理能力為10～100m3/d。在該系統(tǒng)中，污水進(jìn)入懸浮生長(zhǎng)的生物膜反應(yīng)器中，并通過超濾膜組件的抽吸作用連續(xù)出水。m2/h。1989年，日本政府聯(lián)合許多大公司共同投資進(jìn)行了為期6年的“90年代水復(fù)興計(jì)劃（Aqua Renaissance Programme’90）”科研項(xiàng)目，其目的是尋求滿足長(zhǎng)期水量需求，解決水污染問題和從污染物中獲取能量。本工程使用的膜為中空絲膜，能夠截留住活性污泥以及絕大多數(shù)的懸浮物，取得清澈的出水?？梢圆捎煤认緞┣逑矗郧宄け砻娴拇罅课⑸镂廴?。傳統(tǒng)的活性污泥工藝的活性污泥濃度一般在3000～5000mg/l，而MBR工藝的活性污泥濃度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大減少了占地面積和土建投資，其土建占地約為傳統(tǒng)工藝的1/3。反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長(zhǎng)泥齡下運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)基本無剩余污泥排放。按膜組件的作用方式，MBR可分為內(nèi)壓式和外壓式兩種。而目前通常所說的MBR即是此三種類型的總稱。曝氣設(shè)備可設(shè)在膜組件的下方，產(chǎn)生的氣流向上；或豎直設(shè)于膜組件中間，產(chǎn)生水平氣流。因此一種新型高效曝氣工藝一無泡供氧技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這種技術(shù)的關(guān)鍵在其供氧過程中無氣泡產(chǎn)生，供氧效率可高達(dá)100%，達(dá)到了目前供氧技術(shù)的最佳效果。圖15 MBR裝置示意圖圖16氧和有機(jī)質(zhì)的擴(kuò)散示意圖 (3) 萃取膜生物反應(yīng)器當(dāng)廢水中含有對(duì)微生物有毒害作用的成分(很高濃度的鹽、很大的酸堿度或者是生物難降解的有毒有機(jī)物等)時(shí)，直接用生化法是不適宜的。萃取膜生物反應(yīng)器能很好處理這些廢水。首先污染物在膜中溶解擴(kuò)散，再以氣態(tài)形式離開膜進(jìn)入膜另側(cè)的混合液中，在混合液中由專性菌分解成COH2O等無機(jī)小分子。它具有很廣的應(yīng)用前景。l 膜易于污染；l 基建投資大；l 無實(shí)際工程實(shí)例；l 工藝復(fù)雜。(4) 一體式膜生物反應(yīng)器一體式MBR工藝(亦稱之為浸沒式MBR，SMBRSubmerged Membrane BioReactor). 由日本學(xué)者Yamamoto等在1989年首先開發(fā)，該運(yùn)行方式將膜放置于生物反應(yīng)器內(nèi)部，曝氣裝置設(shè)置在膜組件的正下方。其工藝流程圖見圖18。混合液中的不溶性成分(固形物及大分子物質(zhì)等)則被截留在膜外而成為濃縮液，并通過回流系統(tǒng)返回生物反應(yīng)器。n 生物反應(yīng)器與膜組件是獨(dú)立的系統(tǒng)，彼此之間干擾很小。n ，可比分置式的少30倍以上。n 可以保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定膜通量而無需化學(xué)清洗。n 單位處理能力小。當(dāng)今，膜污染和能耗這兩個(gè)因素，制約著膜生物反應(yīng)器的大規(guī)模應(yīng)用。因此可見高能耗問題的實(shí)質(zhì)也是膜污染問題。膜使用壽命大大縮短。膜的性質(zhì)主要是指膜材料的物化性質(zhì)，包括：膜面的電荷性、膜孔徑大小、粗糙度等。 活性污泥的組成是復(fù)雜而多變的，其中包括微生物及其代謝產(chǎn)物、大分子有機(jī)物、小分子有機(jī)物、溶解性有機(jī)物以及固體顆粒。張穎等人和胡允良在研究中也發(fā)現(xiàn)在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的處理生活污水的膜生物反應(yīng)器中，難降解有機(jī)物會(huì)在混合液中累積，導(dǎo)致濾餅層增厚并阻塞膜孔，從而縮短膜的使用壽命。②提高顆粒平均粒徑顆粒粒徑的大小是產(chǎn)生膜孔堵塞的直接原因。鄭淑平也發(fā)現(xiàn)，添加活性炭可明顯減少膜孔堵塞情況的發(fā)生。采用間歇方式出水或壓力遞增模式出水也可減少膜污染。 膜生物反應(yīng)器的研究應(yīng)用進(jìn)展國(guó)外有專家把膜技術(shù)的發(fā)展稱為“第三次工業(yè)革命”，作為21世紀(jì)最有前途的高新技術(shù)之一。70年代初期，好氧分離式MBR處理城市污水的試驗(yàn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。自1983年到1987年日本有13家公司使用好氧MBR處理大樓廢水，處理后的水做中水回用，處理水量達(dá)50～250m3/d。1993年中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心王菊思啟動(dòng)MBR的研究。MBR的研究對(duì)象從生活污水?dāng)U展到工業(yè)廢水，生物反應(yīng)器從活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法，生物處理流程從好氧發(fā)展到厭氧，并且對(duì)不同污水的處理效果和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行操作條件的優(yōu)化進(jìn)行了研究。 研究?jī)?nèi)容本項(xiàng)目采用厭氧缺氧好氧+MBR組合工藝對(duì)豆制品污水的處理進(jìn)行試驗(yàn)研究。同時(shí)通過檢測(cè)進(jìn)水，各反應(yīng)區(qū)，出水污染物指標(biāo)，從而探討本反應(yīng)器在處理生活污水時(shí)，污染物去除規(guī)律和其去除機(jī)制。并且還能提高氧的傳遞效率和利用速率強(qiáng)化硝化效果，優(yōu)