【正文】 磷方面具有“群體效應(yīng)”優(yōu)勢(shì)。③DPB與完全好氧的聚磷菌PAO ( Polyphosphate ccumulating Organisms)相比,有相似的除磷潛力和對(duì)細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物質(zhì)(如PHB)、肝糖的降解能力。試驗(yàn)表明在缺氧反應(yīng)器中硝酸鹽(電子受體)缺少的情況下再曝氣池完成過量磷的吸收是非常有必要的。表22 水質(zhì)指標(biāo)及測(cè)定方法分析項(xiàng)目分析方法儀器COD重鉻酸鉀法可調(diào)式電爐TP過硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法高壓鍋、分光光度計(jì)TN堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法UV751紫外可見分光光度計(jì)NH3N納氏試劑分光光度法DR2800NO3—N二磺酸酚分光光度法UV751紫外可見分光光度計(jì)NO2NN（1萘基）乙二胺光度法（A）分光光度計(jì)MLSS恒重法烘箱、分析天平DO儀器測(cè)定Clean型便攜式溶氧儀pH儀器測(cè)定PHS25精密數(shù)顯酸度計(jì)濁度分光光度法分光光度計(jì)、分析天平SV30體積比法100ml、1000ml量筒生物相觀察法光學(xué)顯微鏡如下圖27所示，分別為實(shí)驗(yàn)室常規(guī)測(cè)定與凱氏氮的測(cè)定。 接著開始進(jìn)行人工配水的注入，注入量為20%的設(shè)計(jì)水量，投加大豆粉和面粉以及磷肥和尿素配制的營(yíng)養(yǎng)溶液，好氧池的營(yíng)養(yǎng)比按C:N:P=100:5:1配制，設(shè)計(jì)COD為400mg/l，厭氧池的進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)比C:N:P=350:5:1，每12小時(shí)配制一次原水，每天測(cè)定上清液的COD、SV、SVI、MLSS、DO等值，監(jiān)測(cè)活性污泥的生長(zhǎng)情況,至活性污泥全面形成大顆粒絮團(tuán)，沉降性能良好?；钚晕勰囫Z化開始階段，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高達(dá)6000mg/L，但由于污泥取自污水二沉池，無機(jī)質(zhì)較多，微生物活性不足，而且原水中碳源較低、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不平衡給整個(gè)系統(tǒng)帶來了很大的沖擊，導(dǎo)致大量微生物衰減死亡，系統(tǒng)COD去除率較低且不穩(wěn)定。分析造成這種現(xiàn)象的原因，個(gè)人認(rèn)為是由于以下兩種作用共同的結(jié)果。圖33 COD各區(qū)分布示意圖膜對(duì)MBR處理效能的強(qiáng)化促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：1）通過膜本身的截留作用，對(duì)混合液中SS及溶解性的大分子有機(jī)物的去除；2）通過膜孔和膜表面吸附作用對(duì)溶解性有機(jī)物的去除；3）通過膜表面形成的沉積層（或生物膜、凝膠層）對(duì)溶解性有機(jī)物的吸附和氧化降解。其貢獻(xiàn)圖見圖35。盡管進(jìn)水氨氮波動(dòng)較大，但是出水氨氮含量保持穩(wěn)定。出水中沒有出現(xiàn)N02N積累現(xiàn)象。同時(shí)分析膜通量、出水水質(zhì)、出水濁度及膜截留率的變化。圖314 清洗前后反應(yīng)器出水COD變化示意圖圖315 清洗前后反應(yīng)器出水總氮變化示意圖圖316清洗前后反應(yīng)器出水氨氮變化示意圖圖317 清洗前后反應(yīng)器出水濁度變化示意圖首先分析原水直接通過膜組件的情況，當(dāng)原水直接通過清洗后的膜組件時(shí)，已COD為例，%，但是當(dāng)原水直接通過濾餅層已經(jīng)形成的膜組件時(shí)，%。再往后追蹤，48小時(shí)以后氨氮濃度仍然在1mg/L以上。膜污染問題是影響MBR 效率的最重要的問題，也是研究人員急欲攻克的難關(guān)。相信會(huì)有越來越多的環(huán)保工作者從事這項(xiàng)研究與應(yīng)用。目前有兩種常用的反沖洗方式：空氣反沖洗和水力反沖洗。在膜的運(yùn)行過程中，一直伴隨著濃差極化現(xiàn)象的發(fā)生，為了防止和減緩這一現(xiàn)象的發(fā)生，保持膜在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定運(yùn)行，每隔24 h進(jìn)行反沖洗一次。這種運(yùn)行方式可以防止懸浮固體或膠體等污染物質(zhì)在膜孔附近聚集、吸附和沉淀。2）系統(tǒng)具有處理高COD負(fù)荷的能力，在處理人工合成廢水時(shí)，COD負(fù)荷達(dá)到4kgCOD/(m3*d)， kgCOD/(m3所以對(duì)膜生物反應(yīng)器中污泥形態(tài)的研究是非常必要的。圖41 穩(wěn)定運(yùn)行期間MLSS變化情況從圖４－２可以看出，隨著運(yùn)行的時(shí)間，硝化性能有所提高。如下圖41所示，為穩(wěn)定運(yùn)行30天內(nèi)的污泥濃度變化圖，穩(wěn)定運(yùn)行30天內(nèi)對(duì)應(yīng)的污泥SVI值和SV30值變化情況見下圖43和44。同時(shí)定期用檸檬酸浸泡膜清洗。經(jīng)過離線藥洗后的膜通量可以得到恢復(fù)。在膜進(jìn)行固液分離的同時(shí)對(duì)膜表面進(jìn)行吹掃。在實(shí)際操作過程中，通常綜合考慮能耗、操作的簡(jiǎn)便性，將多種方法同時(shí)運(yùn)用，以達(dá)到最優(yōu)化的生產(chǎn)目的。b. 機(jī)械反沖　　機(jī)械反沖是利用機(jī)械動(dòng)力，反向沖洗膜。但針對(duì)不同的膜污染形成原因，應(yīng)采取不同的措施。如濃差極化，可通過物理、化學(xué)和生物方法來減輕和改善的一類污染為可逆膜污染；而膜孔堵塞、不合理的料液性質(zhì)使膜受到腐蝕及膜的自身劣化等稱為不可逆膜污染。但是此時(shí)穩(wěn)定的濾餅層尚未形成，因?yàn)橥ㄟ^分析氨氮的出水可以看出，同時(shí)大部分文獻(xiàn)均表明，膜對(duì)于氨氮這類小分子物質(zhì)并沒有攔截能力，其降解主要是依靠生化反應(yīng)。 如圖313131318，為清洗膜組件前后出水水質(zhì)、出水濁度及膜截留率的變化。 膜對(duì)MBR處理效能的強(qiáng)化促進(jìn)作用研究通過以上的分析可以看出，膜對(duì)于系統(tǒng)對(duì)除污染物的去除有十分顯著的作用。反應(yīng)器運(yùn)行期間MBR對(duì)總氮的去除效果見圖3339。同時(shí)間與上節(jié)中COD各區(qū)分布示意圖比較，可以看出在第26，27天出水COD并未出現(xiàn)大的波動(dòng)。 從上述分析中可以得知，膜生物反應(yīng)器中膜對(duì)于COD的去除貢獻(xiàn)占有很大的比例，同時(shí)對(duì)COD降解的生化反應(yīng)主要是在缺氧區(qū)完成。但是又從圖33中可以觀察到，在這個(gè)時(shí)期內(nèi)出水的COD濃度一直保持在一個(gè)穩(wěn)定的較低的水平。 系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物（COD）去除機(jī)制的研究為了了解和驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)COD高的去除率，可以從COD在各個(gè)反應(yīng)區(qū)的分布數(shù)值入手。其去除效果如圖31及圖32所示。每天定時(shí)測(cè)定好氧池DO（每1小時(shí)監(jiān)測(cè)一次）、PH等數(shù)值的變化，根據(jù)變化調(diào)節(jié)曝氣量。測(cè)定方法: CODcr的測(cè)定采用重鉻酸鉀法，其他指標(biāo)均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定。這樣,被沉淀的污泥則跨越固定膜反應(yīng)池并與在其內(nèi)生成的硝酸鹽一起進(jìn)入后續(xù)的缺氧反應(yīng)池,同時(shí)進(jìn)行反硝化和攝磷。研究表明:①DPB易在厭氧/缺氧序批反應(yīng)器中積累?；谝陨险J(rèn)識(shí),他們對(duì)常規(guī)除磷脫氮工藝提出一種新的碳源分配方式,缺氧區(qū)放在工藝最前端,厭氧區(qū)置后,即所謂的倒置A/A/O工藝(見圖25)。對(duì)功能完整的城市污水處理廠而言,這種碳源是易于獲取又不額外增加費(fèi)用的。 A/A/O工藝流程的改進(jìn)措施 南非UCT(University of Cape Town,1983)工藝(圖23)將A/A/O中的污泥回流由厭氧區(qū)改到缺氧區(qū),使污泥經(jīng)反硝化后再回流至厭氧區(qū),減少了回流污泥中硝酸鹽和溶解氧含量。其中最主要的問題是厭氧環(huán)境下反硝化與釋磷對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)。試運(yùn)行 A/A/O工藝的特點(diǎn)、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機(jī)配合，能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能。：所有曝氣機(jī)的攪拌都開啟，各轉(zhuǎn)角的曝氣機(jī)風(fēng)機(jī)開啟，剩余風(fēng)機(jī)暫不開。此法即是通常所說的厭氧 缺氧 好氧法, 污水依次經(jīng)過厭氧池 缺氧池 好氧池被降解。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。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。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。 膜生物反應(yīng)器的研究應(yīng)用進(jìn)展國外有專家把膜技術(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。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。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。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。因此可見高能耗問題的實(shí)質(zhì)也是膜污染問題。n 單位處理能力小。n ，可比分置式的少30倍以上。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。(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。它具有很廣的應(yīng)用前景。萃取膜生物反應(yīng)器能很好處理這些廢水。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。而目前通常所說的MBR即是此三種類型的總稱。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。可以采用含氯消毒劑清洗，以清除膜表面的大量微生物污染。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。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。MBR的商業(yè)應(yīng)用也有20年的歷史了。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)。(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)。我國現(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。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%，%。根據(jù)2000 年《中國環(huán)境狀況公報(bào)》[1]，我國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)貧水國之一。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。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。我國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。據(jù)資料介紹[3]，美國現(xiàn)在平均每1萬人就擁有1座污水處理廠，英國和德國每7000～8000人擁有1座污水處理廠。但是這些工藝的優(yōu)缺點(diǎn)也同樣明顯。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。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。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。m2，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。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。其簡(jiǎn)單組合工藝見圖14：圖14膜生物反應(yīng)器簡(jiǎn)單組合工藝MBR主要由膜組件，泵和生物反應(yīng)器三部分組成，生物反應(yīng)器是污染物降解的主要場(chǎng)所，膜是對(duì)混合液和對(duì)特殊污染物進(jìn)行分離和萃取的介質(zhì)，而泵則是為滿足分離和萃取提供所需的動(dòng)力(壓力)的必需設(shè)備(根據(jù)泵與膜組件的相對(duì)位置不同分為加壓泵和吸壓泵兩類)。固液分離式膜生物反應(yīng)器也稱為錯(cuò)流式膜生物反應(yīng)器。其裝置示意圖見圖116。采用的膜一般是疏水性的硅橡膠膜，且有選擇透過性，能允許揮發(fā)性有機(jī)物透過而水及無機(jī)成分則無法透過。膜曝氣生物反應(yīng)器l 氧利用率高；l 能量利用率高；l 占地面積??；l 氧需要量大，可以在供氧時(shí)控制；l 模塊化、升級(jí)改造容易。處理后的廢水經(jīng)抽水泵的負(fù)壓抽提，通過膜的分離作用，而使混合液中的非溶解性物質(zhì)截留在混合液中，凈化水則通過膜而成為處理出水。n 膜組件的清洗、更換及增設(shè)比較容易。n 因?yàn)椴恍枰h(huán)泵，所以可以避免微生物菌體的失活。綜上所述MBR技術(shù)具有許多傳統(tǒng)生物處理工藝無法企及的明顯優(yōu)勢(shì)， 主要可以歸納為以下幾點(diǎn): ①固液分離效率高， 遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池，出水水質(zhì)好，可直接回用，容易實(shí)現(xiàn)污水資源化；②反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度高，種類多樣，泥齡長(zhǎng)，對(duì)有機(jī)物的去除率高，且耐沖擊負(fù)荷；③生物反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度高，MLSS為常規(guī)處理工藝的3~10倍，因此使構(gòu)筑物體積大大縮?。煌瑫r(shí)剩余污泥產(chǎn)量小，污泥處理費(fèi)用少；④對(duì)于氮、磷污染物有較高的去除率；⑤膜生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器泥齡（SRT）和水力停留時(shí)間（HRT）的徹底分離，使設(shè)計(jì)和操作大大簡(jiǎn)化；⑥系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化控制，占地面積小，工藝設(shè)備集中。膜污染直接導(dǎo)致了膜通量下降。而造成膜污染的主要因素是混合液中的活性污泥。Harmant等認(rèn)為，凝膠層的存在截留了溶液中的顆粒物質(zhì)以及大分子物質(zhì)，明顯減少了這些物質(zhì)對(duì)膜孔的堵塞。 ③優(yōu)化操作方式當(dāng)膜通量控制在臨界膜通量下操作時(shí)，可極大地減少膜污染，避免膜孔堵塞，延長(zhǎng)膜的使用壽命。1969年Budd等的分離式MBR技術(shù)獲得了美國專利。MBR在我國水處理的應(yīng)用研究首先從分離式MBR開始。 研究意義本研究的意義：本研究針對(duì)現(xiàn)有膜生物反應(yīng)器存在的問題，提出一種新型的膜生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器利用一體式膜生物反應(yīng)器高比例回流的動(dòng)力形成射流曝氣為反應(yīng)器充氧，能有效提高氧的傳質(zhì)速率，氧傳遞效率和利用速率較現(xiàn)有分置式和一體式膜生物反應(yīng)器高，運(yùn)行管理更為方便，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。利用膜生物反應(yīng)器的高污泥負(fù)