【正文】 起初污泥濃度雖然高，但是活性污泥較低，所以氨氮的去除效果較后來差。表41 污泥體積指數(shù)變化表運行天數(shù)MLSS(mg/L)SV30SVI(mL/g)1601955%1022641464%4429360%139第4天以后至此階段實驗結(jié)束，污泥的沉降性能始終保持著穩(wěn)定增長。由于本系統(tǒng)采用射流曝氣泵，由于其強大的復(fù)氧能力使得反應(yīng)器中污泥更加的細(xì)碎，所以設(shè)計了如下實驗來分析膜生物反應(yīng)器中污泥形態(tài)的變化，進而得出這些變化對污染物去除效果的影響。6）為防止膜污染，本實驗在膜的下部設(shè)置空氣曝氣管，外連接射流曝氣裝置，利用曝氣產(chǎn)生的紊流對膜表面進行沖洗，防止懸浮物的附著和沉淀。d)的容積負(fù)荷相比要高810倍，這也是膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點之一。4．當(dāng)在線化學(xué)藥洗達不到預(yù)期的效果時，采用離線藥洗方式，本實驗采用檸檬酸浸泡清洗。在停止分離出水過程中，膜孔不再有吸力，由空氣氣流所產(chǎn)生的振動將懸浮堆積于膜表面的顆粒抖落，并被沖洗液流迅速沖走，因而膜表面得以良好的沖洗。除了在制造工藝上采取了必要的措施外，還可以采取動態(tài)吹掃和靜態(tài)吹掃等方法。在高濃度、高微生物含量的污水中長期運行，膜的表面和內(nèi)部將會受到細(xì)菌及有機物的污染，因此每隔34周進行一次在線化學(xué)藥洗，藥洗采用在線低壓浸潤方式。異位化學(xué)清洗是將膜組件從反應(yīng)器中取出浸泡在化學(xué)藥劑中，能去除沉積在膜孔里和被緊緊吸附在膜表面的物質(zhì)[43]，是最有效的恢復(fù)膜性能[39]的清洗方法。MBR 中反沖洗能使操作在較高通量下進行而膜阻力不會顯著增加，并使膜結(jié)合力較小的污染物脫落，%[44]，優(yōu)化反沖洗頻率（15s/5min） 倍[43]。另外，空曝氣并非在任何情況下都有效，由于空曝氣實際上是通過強化水流循環(huán)作用的物理清洗方法，因此，只有當(dāng)膜面附著的污泥層對膜的過濾阻力造成的影響很大時,這種方法的效果才比較顯著。 膜的清洗1. 物理清洗　　物理清洗是指依靠機械的沖刷、反沖洗使得膜表面、膜孔內(nèi)的污染物脫落的過程。三是在線藥洗[2425]，但采用在線藥洗時需要小心謹(jǐn)慎，以免殺死反應(yīng)器中的微生物，也可采用拆卸膜組件，用藥水浸泡，通常采用的化學(xué)藥劑有次氯酸鈉、稀堿、稀酸、酶、表面活性劑、絡(luò)合劑和氧化劑等，至于對于不同的膜采用什么藥劑，用量是多少，配成什么濃度，清洗或浸泡多長時間有待于作更優(yōu)化的研究。實際操作過程中膜污染是不可避免的，但是通過一些方法，膜污染能夠得到有效的控制。膜污染分為可逆和不可逆膜污染?？梢娋哂形浇到饽芰Φ臑V餅層并不是在初期就能快速形成，而是需要一定的時間才能在膜表面形成?？梢钥闯瞿ぴ诜磻?yīng)器運行初期其表面具有攔截作用的濾餅層就能快速形成?？梢娔け砻鏋V餅層的形成使得膜對原水的去除效果有了較大的提高，這時膜對原水中的污染物的去除機制主要是濾餅層對污染物的吸附和氧化降解。自從清洗后，膜通量一直保持較穩(wěn)定狀態(tài)，說明到實驗結(jié)束膜通量變化不明顯，膜污染情況得到了有效的預(yù)防。調(diào)節(jié)膜出水閥門，、 Mp、 Mp，記錄不同壓力下膜的通量變化，其變化實驗結(jié)果如下圖313131314。系統(tǒng)出水硝化氮在48mg/L之間波動，基本在6mg/L上下，出水穩(wěn)定，系統(tǒng)的硝化效果良好。但是在運行的第17天開始發(fā)現(xiàn)缺氧池有N02N積累現(xiàn)象[22]，主要是由于這段時間段內(nèi)好氧段上清液COD濃度上升，大量微生物代謝產(chǎn)物在反應(yīng)器中積累，抑制了硝化菌的生長，再加上缺氧段內(nèi)溶解氧濃度較低，為N02 N的積累創(chuàng)造了一定的條件[16]。而在第26天換膜后，出水氨氮出現(xiàn)小幅度的波動情況，但是總氮出水仍然維持正常情況，可見，總氮主要是通過缺氧反硝化去除。系統(tǒng)具有一定的耐沖擊能力。在系統(tǒng)運行的第26，27天出現(xiàn)了小幅度的波動，是因為第26天換膜，換上新膜后膜表面的濾餅層尚未形成所致。從圖中可以看出，膜對于COD的去除所占貢獻比從初期的14%上升到了中期的45%再趨于平緩，%。同時為了了解COD在缺氧區(qū)的降解程度，可以首先假設(shè)缺氧區(qū)未降解COD，那么它的理論出水COD值應(yīng)該等于（進水COD負(fù)荷+回流COD負(fù)荷）/（進水量+回流量），通過計算，缺氧池COD理論值應(yīng)該為305400mg/L，而實際的缺氧段出水COD（見圖33）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個值，因此可以認(rèn)為，原水中的COD在缺氧段已經(jīng)經(jīng)過了一定程度的降解。上述三個作用機理所產(chǎn)生的強化作用各有側(cè)重，其中第一種機理主要強化對大分子溶解性物質(zhì)和不溶性SS的去除，而第二、三種機理主要強化對溶解性的小分子物質(zhì)的去除。從而影響上清液濁度。1）系統(tǒng)長期運行而導(dǎo)致的SMP（Soluble microbial products，溶解性微生物產(chǎn)物，主要是指微生物在代謝過程中排出或分泌的產(chǎn)物）的積累，而關(guān)于SMP的組成，金若菲等人[23]認(rèn)為主要是由UAP (substrate utilization associated production): 微生物在分解基質(zhì)產(chǎn)生能量，進行自身生長繁殖的同時產(chǎn)生；BAP(biomass associated production):微生物細(xì)胞內(nèi)源呼吸過程中，伴隨細(xì)胞解體釋放的，兩類物質(zhì)組成。保持了一個非常高的去除效果。經(jīng)過馴化，系統(tǒng)MLSS從6000mg/L降至4000mg/L左右，隨著微生物在新的環(huán)境中的慢慢調(diào)整適應(yīng)，活性污泥性狀開始轉(zhuǎn)好，污泥濃度逐步提高。3 系統(tǒng)處理人工合成污水的效果研究 系統(tǒng)對有機物(COD)去除特性的研究 系統(tǒng)對有機物（COD）去除效果的研究在反應(yīng)器運行的60天內(nèi)，分別對進水COD，缺氧池上清液COD，好氧池上清液COD，出水COD做了測定，其中上清液COD是指取反應(yīng)器中泥水混合液，經(jīng)過30min沉淀后取上清液測得。 逐漸增加進水量，控制曝氣量，使好氧池DO值在24mg/l之間，進水直至達到預(yù)計水量即達到滿負(fù)荷。測定沉降比、污泥濃度，觀察活性污泥的生長情況。 實驗室常規(guī)測定 實驗室凱氏氮蒸餾裝置圖27 實驗裝置清水實驗，在好氧池中注入清水，啟動電機與抽水泵，實驗觀察射流曝氣的充氧性能，測定該條件下的清水通量，得出最佳運行條件。按缺氧池濃度進出守恒，設(shè)計進水COD：N：P=300：5：1，如下表21所示，為運行期間人工配水水質(zhì)要求范圍：表21 人工配水水質(zhì)要求項目CODcr mg/L氨氮mg/LKNmg/LPHTPmg/L硝態(tài)氮mg/L范圍3006005305350平均值45016200本研究，定期測定的指標(biāo)包括CODcr、NH+4N、TN、NO3N、NO2N、TP、濁度、PH值等。 實驗裝置實物圖本試驗是在一體式膜生物反應(yīng)器中采用射流曝氣來減緩膜污染，將射流曝氣用于膜組件前面，利用射流曝氣強大的氣水沖刷能力提高膜表面的錯流速度，使膜組件表面形成較大的紊動而大大延緩膜污染的形成。上清液在固定膜反應(yīng)池進行硝化。Wanner在1992年率先開發(fā)出第一個以厭氧污泥中的PHB為反硝化碳源的工藝,取得了良好的N、P去除效果,該工藝就是DEPHANOX工藝。這對于解決除磷系統(tǒng)反硝化碳源不足的問題和降低系統(tǒng)充氧能耗都具有一定的意義,于是產(chǎn)生了利用DPB的反硝化除磷工藝。③缺氧段位于工藝的首端,允許反硝化優(yōu)先獲得碳源,故進一步加強了系統(tǒng)的脫氮能力。就工藝的最終目的而言,把厭氧區(qū)前置是否真正有利,利弊如何,是值得研究的。 同濟大學(xué)高廷耀、張波等[34]認(rèn)為,傳統(tǒng)A/A/O工藝厭氧、缺氧、好氧布置的合理性值得懷疑。 取消初次沉淀池或縮短初次沉淀時間,使沉砂池出水中所含大量顆粒有機物直接進入生化反應(yīng)系統(tǒng),這種傳統(tǒng)意義上的初次沉淀池污泥進入生化反應(yīng)池后,可引發(fā)常規(guī)活性污泥法系統(tǒng)邊界條件的重要變化之一就是進水的有機物總量增加了,部分地緩解了碳源不足的問題,在提高除磷脫氮效率的同時,降低運行成本。當(dāng)進水TKN/COD較高時,缺氧區(qū)無法實現(xiàn)完全的脫氮,仍有部分硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū),因此又產(chǎn)生改良UCT工藝———MUCT工藝(見圖24)。三是隨著反硝化除磷細(xì)菌DPB的發(fā)現(xiàn)形成的以厭氧污泥中PHB為反硝化碳源的工藝,如:Dephanox工藝和雙污泥系統(tǒng)的除磷脫氮工藝。一般而言,要同時達到氮、磷的去除目的,城市污水中碳氮比(COD/N)至少為4?5[2]。 A/A/O工藝的固有缺欠A/A/O工藝的內(nèi)在固有缺欠就是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機負(fù)荷、泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競爭,很難在同一系統(tǒng)中同時獲得氮、磷的高效去除,阻礙著生物除磷脫氮技術(shù)的應(yīng)用。，%以上。馴化步驟：按設(shè)計處理量的30%左右連續(xù)進水，在系統(tǒng)正常運行前提下每天按現(xiàn)有處理量的10%遞增進水，直到達到設(shè)計處理量。需要注意的是開始靜沉前。培菌步驟當(dāng)有菌種進入曝氣池時，無論菌種是否投加完畢，必須立即開始培菌步驟。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3—N和NO2—N還原為N2釋放至空氣中，因此BOD5濃度繼續(xù)下降，NO3—N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。研究膜去除污染物的機理圖111 技術(shù)路線圖蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文2 實驗裝置與研究方法 A/A/O實驗裝置脫氮除磷 A/A/O法基本工藝原理A/A/O生物脫氮除磷工藝將傳統(tǒng)的活性污泥、生物硝化工藝結(jié)合起來, 取長補短, 更有效的去除水中的有機物。利用膜生物反應(yīng)器的高污泥負(fù)荷與良好的泥水分離效果，針對膜生物反應(yīng)器高能耗，易發(fā)生膜污染等問題，采用射流曝氣，因為射流曝氣能能顯著增加表面錯流速度，有利于在膜組件表面形成較好的紊動而大大延緩膜污染的形成。在實驗處理人工合成污水時，采用射流曝氣為其充氧，通過改變硝化液回流比，來考察回流比對污染物去除效果的影響。 研究意義本研究的意義：本研究針對現(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，運行管理更為方便，具有較好的推廣應(yīng)用價值。1997年中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心開始了穿流式MBR 的研究工作，清華大學(xué)等高校開展了分離式MBR 和一體式MBR的研究。MBR在我國水處理的應(yīng)用研究首先從分離式MBR開始。70年代后日本由于污水再生利用的需要, MBR 的研究工作有了較快的進展。1969年Budd等的分離式MBR技術(shù)獲得了美國專利。定時進行膜清洗(如反沖洗、超聲波清洗等)對恢復(fù)膜通量都有明顯的作用，對減少膜污染、膜孔堵塞、疏通膜孔有幫助。 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，可極大地減少膜污染，避免膜孔堵塞，延長膜的使用壽命。羅虹等通過實驗發(fā)現(xiàn)，投加粉末活性炭后膜污染阻力降低了約73%。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)對膜孔的堵塞。劉銳等人發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)活性污泥法相比，膜生物反應(yīng)器中的大分子有機物濃度明顯較高。而造成膜污染的主要因素是混合液中的活性污泥。（2）膜污染的形成根據(jù)近年來對于MBR膜污染形成因素的研究，可以得知影響膜污染形成因素主要有三個方面；膜的性質(zhì)，混合液以及膜分離操作條件。膜污染直接導(dǎo)致了膜通量下降。這一過程也需要加大曝氣量來實現(xiàn)，從而增加了能耗。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， 主要可以歸納為以下幾點: 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，對有機物的去除率高，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??；同時剩余污泥產(chǎn)量小，污泥處理費用少；④對于氮、磷污染物有較高的去除率；⑤膜生物反應(yīng)器實現(xiàn)了反應(yīng)器泥齡（SRT）和水力停留時間（HRT）的徹底分離，使設(shè)計和操作大大簡化；⑥系統(tǒng)可實現(xiàn)全程自動化控制，占地面積小，工藝設(shè)備集中。n 分置式MBR的運行成本高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)處理。n 因為不需要循環(huán)泵，所以可以避免微生物菌體的失活。n 裝置簡單，不需循環(huán)泵，只需一臺小流量的抽吸泵、曝氣器和一個反應(yīng)池即可。n 膜組件的清洗、更換及增設(shè)比較容易。生物反應(yīng)器中混合液經(jīng)抽液泵加壓提送至膜組件，在壓力作用下，混合液中的液相濾過膜組件而成為處理出水。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。又按膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器的組合方式，可分為分置式和一體式（淹沒式）兩種MBR。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?。籰 氧需要量大，可以在供氧時控制；l 模塊化、升級改造容易。[8]人用萃取膜生物反應(yīng)器處理制藥工藝廢水(含有毒揮發(fā)性物質(zhì)如DCM) ，證明不論從技術(shù)角度還是從經(jīng)濟角度，它都優(yōu)于這類廢水的傳統(tǒng)處理方法，像活性炭吸附法、空氣清洗法、氣提法等。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)性有機物透過而水及無機成分則無法透過。為了解決這些技術(shù)難題，英國學(xué)者Livingston于1993年研究開發(fā)了萃取式MBR（EMBR）。其裝置示意圖見圖116。(2) 無泡曝氣膜生物反應(yīng)傳統(tǒng)的曝氣系統(tǒng)采用的是鼓泡曝氣供氧，動力消耗大，氧氣傳質(zhì)效率低，無法滿足微生物對氧的需求。固液分離式膜生物反應(yīng)器也稱為錯流式膜生物反應(yīng)器。而根據(jù)膜組件在膜生物反應(yīng)器中所起作用的不同，可將其分為：分離膜生物反應(yīng)器、萃取膜生物反應(yīng)器和無泡曝氣膜生物反應(yīng)器三種類型。其簡單組合工藝見圖14：圖14膜生物反應(yīng)器簡單組合工藝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所，膜是對混合液和對特殊污染物進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力(壓力)的必需設(shè)備(根據(jù)泵與膜組件的相對位置不同分為加壓泵和吸