【正文】 研究在微生物學(xué)領(lǐng)域的深化,研究者發(fā)現(xiàn)一種“兼性厭氧反硝化除磷細(xì)菌”———DPB(Denitrifying Phosphorus Removing Bacteria)能在缺氧環(huán)境下,在氧化PHB的過(guò)程中能以硝酸鹽代替氧作電子受體,使攝磷和反硝化這兩個(gè)不同的生物過(guò)程,能夠借助同一種細(xì)菌在同一環(huán)境中一并完成,實(shí)現(xiàn)同時(shí)反硝化和過(guò)度攝磷,即所謂“一碳(指PHB)兩用”。但釋磷本身并不是除磷脫氮工藝的最終目的。碳源的投加位置可以是缺氧反應(yīng)器,也可以是厭氧反應(yīng)器,在厭氧反應(yīng)器中投加碳源不僅能改善除磷,而且能增加硝酸鹽的去除潛力,因?yàn)橥都右咨锝到獾腃OD能使起始的脫氮速率加快,并能運(yùn)行較長(zhǎng)的一段時(shí)間。二是直接針對(duì)碳源不足而采取解決措施,如補(bǔ)充碳源、改變進(jìn)水方式、為反硝化和除磷重新分配碳源,進(jìn)而形成的一些工藝,如:JHB工藝、倒置A2/O工藝。，除磷效果則受回流污泥中挾帶DO 和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高。：經(jīng)過(guò)57天的培養(yǎng)，曝氣池污泥濃度（MLSS）達(dá)到1500mg/L左右時(shí)，可以進(jìn)入馴化步驟。圖21 A/A/0實(shí)驗(yàn)工藝流程圖圖22 A/A/O工藝主要污染去除變化曲線圖 A/A/O 法污水處理開(kāi)工調(diào)試污水處理系統(tǒng)開(kāi)工調(diào)試主要分3個(gè)階段： 悶曝培養(yǎng)→連續(xù)進(jìn)水馴化→穩(wěn)定進(jìn)水試運(yùn)行具體操作方案如下：投加菌種將曝氣池注滿清水，%%向曝氣池中投加脫水活性污泥,盡量在2天內(nèi)投加完畢。污泥培養(yǎng)馴化A/A/O+MBR運(yùn)行試驗(yàn)研究處理原水 膜對(duì)污染物去除效果的研究改變進(jìn)水流量改變DO,SRT,HRT改變污水水回流比及污泥回流比膜對(duì)污染物的去除效果分析C N P的去除效果膜通量隨時(shí)間的變化反應(yīng)器中污泥形態(tài)的變化 歸納出污泥回流比,污水水回流比，進(jìn)水流量,DO,SRT,HRT對(duì)污染物C,N,P降解性能的影響以及膜污染的規(guī)律。研究該工藝處理混合污水的效果及其膜污染的情況。1995年，樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究, 研制出一套實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的好氧分離式MBR。1978年，Grethlien等進(jìn)行了厭氧MBR處理生活污水的研究。④其他方法采用膜清洗、選用抗污染膜等都能在一定程度上減少膜孔堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。Jacangelo等認(rèn)為，粉末活性炭可在凝膠層上形成一個(gè)動(dòng)態(tài)層，能夠吸附一部分溶解性有機(jī)物以及低分子小顆粒物質(zhì)，減少膜孔堵塞。而Choo等人在研究厭氧硝化液與膜通量的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，微生物膠體在膜污染過(guò)程中起主要作用。從污染物的性質(zhì)又可分為有機(jī)污染，如胞外聚合物，溶解性有機(jī)物，蛋白質(zhì)，脂肪及細(xì)微膠體等；無(wú)機(jī)污染，如廢水中碳酸鹽，硫酸鹽，硅酸鹽，凝膠無(wú)機(jī)膠體等；生物污染，如簾式中空纖維膜組件，其可視為柔性填料，處理不當(dāng)，微生物易在其上面吸附生長(zhǎng)，形成生物膜，造成水通量下降。必須保持較高的膜面流速來(lái)沖刷膜面。n 由于膜組件置于反應(yīng)器外部，需要回流泵等裝置，故占地面積相對(duì)較大。n 既能用于厭氧處理，也能用于好氧處理。該運(yùn)行方式將膜與生物反應(yīng)器分開(kāi)設(shè)置。l 基建投資大；l 實(shí)際工程實(shí)例；l 工藝復(fù)雜。圖17萃取式膜生物反應(yīng)器現(xiàn)在膜萃取技術(shù)有限公司已將它全面投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。有這些情況的廢水都需要進(jìn)行預(yù)處理。有機(jī)膜組件，尤其是中空纖維類的分離膜更有利于最大程度地利用曝氣產(chǎn)生的氣流。在實(shí)際應(yīng)用中大多使用的是外壓式MBR，因?yàn)閮?nèi)壓式MBR流道往往較小，容易被污染顆粒所堵塞。MBR系統(tǒng)有利于增殖緩慢的硝化細(xì)菌的截留、生長(zhǎng)和繁殖，系統(tǒng)硝化效率得以提高。其樣例如下圖11： 圖11 中空絲膜樣例：由于聚丙烯中空纖維膜的制備方法采用的是“熔融擠出、拉伸成型”的制膜方法，聚丙烯大分子規(guī)則取向，因而膜的強(qiáng)度高，在高強(qiáng)度曝氣和定期的化學(xué)清洗過(guò)程中，膜不容易斷裂。1970年美國(guó)的DorrOliver公司和日本的Sankiengineering有限責(zé)任公司達(dá)成協(xié)議，使得該工藝首次進(jìn)入日本市場(chǎng)。m2/h，COD去除率為98%。雖然能耗較高、膜成本較高仍是目前限制膜生物反應(yīng)器工藝發(fā)展的兩大瓶頸，但是該技術(shù)已經(jīng)在污水回用和難降解有機(jī)廢水處理領(lǐng)域嶄露頭角，并在世界范圍內(nèi)許多實(shí)際工程中得到了成功地應(yīng)用。膜生物反應(yīng)器（membrane bioreactor簡(jiǎn)稱MBR）工藝正是在這一背景下產(chǎn)生的。(2)SBR法具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，理想的推流過(guò)程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要的時(shí)間短，效率高，運(yùn)行效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好；第二，耐沖擊負(fù)荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對(duì)污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊；第三，反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BODS濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹；第四，SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于污水廠的擴(kuò)建和改造；第五，實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)的交替，具有良好的脫氮除磷效果；第六，工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、造價(jià)低。這些方法可以單一使用，也可以針對(duì)不同的污水水質(zhì)組合使用。因此，城市生活污水的處理對(duì)于改善城市環(huán)境質(zhì)量與居民生存環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。然而隨著現(xiàn)代工業(yè)、城市建設(shè)的高速發(fā)展以及人口的快速增長(zhǎng)，人類面臨著嚴(yán)重的水危機(jī)，具體表現(xiàn)為嚴(yán)重的水資源短缺和水環(huán)境污染。蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文AAO+MBR組合工藝脫氮除磷性能研究摘 要膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor，MBR）技術(shù)具有傳統(tǒng)方法所不及的許多優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景，但高能耗、膜污染是影響MBR工藝推廣應(yīng)用的主要障礙。和諧的水環(huán)境和豐裕的水資源是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基本前提。城市生活污水正成為水污染的最大“公害”之一。我國(guó)城市污水處理的主要方法有物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物方法。此法穩(wěn)定可靠，已經(jīng)積累了豐富的設(shè)計(jì)和管理經(jīng)驗(yàn)，但是缺點(diǎn)是占地多，建設(shè)投資大，僅能滿足BODCODCr、SS三項(xiàng)出水指標(biāo)，且該工藝容易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，除磷和脫氮效果差。 膜生物反應(yīng)器的研究概況當(dāng)今水污染和水資源短缺問(wèn)題已成為制約許多國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素，因此各國(guó)都在積極開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的水處理工藝。污泥停留時(shí)間與水力停留時(shí)間分離，克服了活性污泥與自身無(wú)法克服的缺點(diǎn)。另一個(gè)早期的報(bào)道是Hardt等人，在1970年用一個(gè)10L的好氧生物反應(yīng)器處理合成廢水，流程中用一個(gè)死端超濾膜來(lái)實(shí)現(xiàn)泥水分離，其中的MLSS濃度高達(dá)30000mg/L，是常規(guī)好氧系統(tǒng)的23倍，盡管這些工藝取得了良好的出水水質(zhì)，但由于當(dāng)時(shí)膜技術(shù)發(fā)展相對(duì)落后，膜材料種類少，價(jià)格昂貴，使用壽命短，限制了該工藝的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，污水膜生物反應(yīng)器仍然處于初級(jí)研究階段。為了使得膜能夠連續(xù)長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用，在中空絲膜的下方以一定強(qiáng)度的空氣不斷對(duì)膜進(jìn)行抖動(dòng)，既起到為生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜的污染。中空絲膜能夠截留幾乎所有的微生物，尤其是針對(duì)難以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系統(tǒng)內(nèi)的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過(guò)程大大縮短，處理的深度和系統(tǒng)抗沖擊的能力得以加強(qiáng)，處理水質(zhì)穩(wěn)定。內(nèi)壓式中，水的透過(guò)方向是從管內(nèi)向管外，而外壓式相反。曝氣設(shè)備產(chǎn)生氣泡，大量氣泡帶動(dòng)液體形成的水流波動(dòng)造成的膜元件之間的摩擦，這有助于膜表面污染層的脫落。此外，廢水中含有揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，如采用生化法曝氣，則會(huì)發(fā)生氣提現(xiàn)象，從而影響處理的穩(wěn)定性。其裝置示意圖見(jiàn)圖17。萃取膜生物反應(yīng)器l 可以處理有毒工業(yè)廢水；l 出水流量?。籰 模塊化、升級(jí)改造容易；l 細(xì)菌與廢水隔離。圖18一體式膜生物反應(yīng)器(5) 分置式膜生物反應(yīng)器分置式MBR工藝(亦稱之為交叉流MBR，CMBRCrossflow Membrane BIOReactor)。n 膜組件可與各種生物反應(yīng)器結(jié)合，構(gòu)成不同的分置式膜生物反應(yīng)器。主要缺點(diǎn)n 為了減少污染物在膜面的沉積，料液流速一般要求要達(dá)到很高，動(dòng)力消耗相應(yīng)也高。而造成高能耗的原因主要是因?yàn)槟ど锓磻?yīng)器的膜易于污染。膜污染分為可逆和不可逆膜污染，如濃差極化，可通過(guò)物理，化學(xué)和生物方法來(lái)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。理論上講， Tardieu 等人在研究好氧膜生物反應(yīng)器過(guò)程中得出結(jié)論，認(rèn)為數(shù)量占優(yōu)的微生物是導(dǎo)致膜污染的主要因素。為增加顆粒平均粒徑，提高膜表面對(duì)污染物質(zhì)的截留效率，減少膜孔堵塞情況的發(fā)生，目前采用較多的方法是添加粉末活性炭和絮凝劑。合理曝氣可產(chǎn)生紊流，清洗膜表面和阻止污泥聚集，就能保持膜通量穩(wěn)定，膜孔堵塞減弱。同時(shí)厭氧MBR研究也相繼開(kāi)始進(jìn)行。同年上海華東理工大學(xué)環(huán)境工程研究所進(jìn)行了MBR處理人工合成污水和制藥廢水的可行性研究。本試驗(yàn)采用射流曝氣泵，因?yàn)樯淞髌貧饽芴岣哐醯膫鬟f效率和利用率，可滿足好氧區(qū)的曝氣要求，而不需要鼓風(fēng)機(jī)；利用了A/A/O工藝良好的脫氮除磷性能，同時(shí)結(jié)合膜的高效截留作用，大大提高了TN與TP的去除率；采用超濾膜組件可大大提高膜通量而使投資成本降低；需要真空抽吸；本研究所采用的設(shè)備數(shù)量少，運(yùn)行管理方便。本研究的技術(shù)路線內(nèi)容如下圖111。所以，A/A/O能同時(shí)完成有機(jī)物的去除、硝化脫氮、磷的過(guò)量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是NH3—N應(yīng)完全硝化，好氧池能完成這一功能；缺氧池則完成脫氮功能。以前2次進(jìn)水時(shí)間間隔為基準(zhǔn)安排進(jìn)水時(shí)間，并且每天將此間隔縮短1半。、缺氧狀態(tài)，以避免聚磷菌釋放磷而降低出水水質(zhì)，以及反硝化產(chǎn)生N2而干擾沉淀。為解決A2/O工藝碳源不足及其引起的硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)干擾釋磷的問(wèn)題,研究者們進(jìn)行了大量工藝改進(jìn),歸納起來(lái)主要有三個(gè)方面:一是解決硝酸鹽干擾釋磷問(wèn)題而提出的工藝,如:UCT、MUCT等工藝。圖23 UCT工藝流程圖24 MUCT工藝流程 補(bǔ)充碳源可分為兩類:一類是包括甲醇、乙醇、丙酮和乙酸等可用作外部碳源的化合物,一類是易生物降解的COD源,它們可以是初沉池污泥發(fā)酵的上清液或其它酸性消化池的上清液或者是某種具有大量易生物降解COD組分的有機(jī)廢水,例如:麥芽工業(yè)廢水、水果和蔬菜工業(yè)廢水和果汁工業(yè)廢水等。這種作法是以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提的。據(jù)他們報(bào)道,該工藝在實(shí)驗(yàn)室機(jī)理試驗(yàn)中得到了較好的除磷脫氮效果。原污水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)池后,聚磷菌放磷,大部分有機(jī)底物被污泥生物降解。裝置的實(shí)物照片見(jiàn)下圖26。污泥來(lái)自污水處理廠二沉池排泥，經(jīng)靜沉棄去上清液后將污泥濃縮后移入反應(yīng)器內(nèi)。監(jiān)測(cè)水質(zhì)的情況。從圖中可以看出，在運(yùn)行穩(wěn)定期的30天內(nèi)，進(jìn)水COD濃度在300mg/L700mg/L之間，平均COD體積負(fù)荷為4kg/m3*d，基本穩(wěn)定在25mg/l以下。從而大量的SMP的積累就必然導(dǎo)致了上清液濁度和COD的上升。圖34 膜對(duì)污染物的截留機(jī)理示意圖從圖33中還可以看出，缺氧池的COD濃度值隨著進(jìn)水COD濃度的波動(dòng)而波動(dòng)，同時(shí)隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，缺氧池的COD濃度在總的趨勢(shì)上有小幅度的增加，缺氧區(qū)COD濃度隨著運(yùn)行時(shí)間而增加是因?yàn)?，缺氧池COD的來(lái)源主要有兩個(gè)方面。其中生化反應(yīng)所占去除貢獻(xiàn)率=（進(jìn)水COD好氧區(qū)上清液COD）/進(jìn)水COD，膜所占去除率=（缺氧區(qū)上清液COD出水COD）/進(jìn)水COD圖35 膜和生化反應(yīng)所占去除COD貢獻(xiàn)比 系統(tǒng)對(duì)氮去除特性的研究 系統(tǒng)對(duì)氨氮去除效果的研究在無(wú)排泥條件下，系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，由于人工配水的外界因素，系統(tǒng)氨氮進(jìn)水濃度在630mg/L之間，有一定起伏。圖36 氨氮去除效果曲線 系統(tǒng)對(duì)總氮去除效果的研究，波動(dòng)比較大，主要是因?yàn)椴捎萌斯づ渌?，總氮主要包括的是NH4CL和大豆的有機(jī)氮，同時(shí)人工配水為兩天配一次，NH4CL在進(jìn)水里不是穩(wěn)定形態(tài)，一部分會(huì)變?yōu)榘睔鈸]發(fā)掉，所以才導(dǎo)致總氮波動(dòng)變化大。因此，可初步說(shuō)明硝化菌的生長(zhǎng)會(huì)受到反應(yīng)器內(nèi)環(huán)境的影響。分析變化原因：首先是由于抽水泵非恒壓水泵，抽水壓力瞬時(shí)有變化，所以出水不穩(wěn)定；其次是膜存在一定的污染，造成壓力上升而流量反而下降的現(xiàn)象；此外，由于膜一開(kāi)始就放入反應(yīng)器，在未抽水時(shí)就已經(jīng)受到污染，故在運(yùn)行較短時(shí)間內(nèi)通量降低較快。對(duì)于濁度和COD，清洗后膜組件換上去以后出水濁度明顯升高達(dá)到48，COD也上升到了629mg/L。 膜污染與清洗 膜污染及其減緩防治措施膜污染是由于被處理物料中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)分子與膜發(fā)生物理化學(xué)作用，或因濃度極化使某些溶質(zhì)在膜表面濃度超過(guò)其溶解度，以及機(jī)械作用而引起的人膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產(chǎn)生透過(guò)流量與分離特性的不可逆變化現(xiàn)象。對(duì)已污染的膜進(jìn)行處理，使其恢復(fù)膜通量，目前歸納起來(lái)主要有三種方法，一是反沖洗，反沖洗是提高膜透水率和保護(hù)膜透水穩(wěn)定性的重要技術(shù)，樊耀波教授曾對(duì)MBR的反沖洗周期做過(guò)研究[22]，得出確定MBR的反沖洗周期公式，并探討如何在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中測(cè)得的最佳反沖洗周期，至于反沖洗水量，反沖洗壓力還有待于進(jìn)一步研究?？掌貧饽軓?qiáng)化水流循環(huán)作用,對(duì)減小因膜表面附著較厚的污泥層而引起的過(guò)濾阻力增大有顯著作用，并能延長(zhǎng)膜的運(yùn)行壽命[44]。在線藥洗通過(guò)加藥泵反沖洗膜，簡(jiǎn)化了膜組件的裝卸程序。經(jīng)過(guò)離線藥洗后的膜通量可以得到恢復(fù)。2．在膜的運(yùn)行過(guò)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(guò)程中的穩(wěn)定運(yùn)行，每隔24 h進(jìn)行反沖洗一次。4）通過(guò)研究膜去除污染物機(jī)制后，發(fā)現(xiàn)雖然在反應(yīng)器運(yùn)行初期膜就具有良好的機(jī)械攔截能力，但是形成穩(wěn)定的具有吸附降解能力的濾餅層需要更長(zhǎng)的時(shí)間。 從污水處理廠取回泥后，使其適應(yīng)人工配水水質(zhì)后（即COD的去除率90%）投入反應(yīng)器中，在系統(tǒng)運(yùn)行的第一天，污泥濃度為6019mg/L，其污泥SV30為55%，SVI值為102，污泥沉降性能良好；而從第二天開(kāi)始污泥的沉降實(shí)驗(yàn)中就觀察到，泥水界面已經(jīng)變的非常模糊，SV30達(dá)到64%；第4天時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)的污泥基本鏡檢也發(fā)現(xiàn)泥水基本已經(jīng)完全混合在一起，混合液中的細(xì)菌基本呈游離狀