【正文】 碳源量的限制,大量的未被反硝化的硝酸鹽隨回流污泥進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū),干擾厭氧釋磷的正常進(jìn)行(有時甚至?xí)?dǎo)致聚磷菌直接吸磷),最終影響到整個營養(yǎng)鹽去除系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。如果厭氧區(qū)存在較多的硝酸鹽,反硝化菌會以有機(jī)物為電子供體進(jìn)行反硝化,消耗進(jìn)水中有機(jī)碳源,影響厭氧產(chǎn)物PHB的合成,進(jìn)而影響到后續(xù)除磷效果。其中最主要的問題是厭氧環(huán)境下反硝化與釋磷對碳源的競爭。，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。，使之混合，而以不增加溶解氧為度。，絲狀菌不會大量繁殖，SVI 一般少于100，不會發(fā)生污泥膨脹。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，能同時具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能。：經(jīng)過57天的培養(yǎng)，曝氣池污泥濃度（MLSS）達(dá)到1500mg/L左右時，可以進(jìn)入馴化步驟。：按a→b→a的順序不斷反復(fù)上述步驟，當(dāng)監(jiān)測到的COD值較最初降低了50%時，向曝氣池補(bǔ)充設(shè)計處理量50%的有機(jī)廢水。：。：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。圖21 A/A/0實驗工藝流程圖圖22 A/A/O工藝主要污染去除變化曲線圖 A/A/O 法污水處理開工調(diào)試污水處理系統(tǒng)開工調(diào)試主要分3個階段： 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。在好氧池中，有機(jī)物被微生物生化降解后濃度繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而被硝化，使NH3—N濃度顯著下降，但隨著硝化過程的進(jìn)展，NO3—N的濃度增加， P將隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的速率下降。在首段厭氧池主要是進(jìn)行磷的釋放，使污水中P的濃度升高，溶解性有機(jī)物被細(xì)胞吸收而使污水中BOD濃度下降；另外NH3—N因細(xì)胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3—N濃度下降，但NO3—N含量沒有變化。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。污泥培養(yǎng)馴化A/A/O+MBR運(yùn)行試驗研究處理原水 膜對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污染物的去除效果分析C N P的去除效果膜通量隨時間的變化反應(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對污染物C,N,P降解性能的影響以及膜污染的規(guī)律。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)化脫氮效率；本試驗采用管式中空膜組件可大大提高膜通量而使投資成本降低；可實現(xiàn)外壓出水而不需要真空抽吸；可滿足曝氣要求而不需要鼓風(fēng)機(jī)；采用的設(shè)備數(shù)量少，運(yùn)行管理較為方便；具有傳統(tǒng)一體式和分置式的優(yōu)點(diǎn)。本研究采用一體式膜生物反應(yīng)器的形式，反應(yīng)池分為配水池，進(jìn)水池，厭氧池，缺氧池和好氧池，進(jìn)水泵連續(xù)抽水進(jìn)入?yún)捬醭?，厭氧池的水位高于缺氧池，混合液通過自由跌水的方式連續(xù)進(jìn)入缺氧池，厭氧池與缺氧池均設(shè)置水力攪拌器，混合液同樣通過自由跌水進(jìn)入好氧池，好氧池的混合液進(jìn)入膜組件，通過抽吸泵抽水并回流至配水池，利用射流器強(qiáng)大的吸氣能力為好氧區(qū)曝氣,試驗采用的工藝流程見下圖110.圖110 AAO試驗工藝流程圖本項目利用厭氧缺氧好氧+MBR組合工藝對人工合成污水進(jìn)行處理的試驗研究。同時通過檢測進(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，污染物去除規(guī)律和其去除機(jī)制。研究該工藝處理混合污水的效果及其膜污染的情況。 研究內(nèi)容本項目采用厭氧缺氧好氧+MBR組合工藝對豆制品污水的處理進(jìn)行試驗研究。本研究的主要目的：將一體式膜生物反應(yīng)器與射流曝氣相結(jié)，組成一種新型膜生物反應(yīng)器并在中試規(guī)模進(jìn)行相關(guān)試驗研究，從處理效果、膜污染防治、運(yùn)行管理、運(yùn)行費(fèi)用等方面與目前應(yīng)用的膜生物反應(yīng)器進(jìn)行比較，進(jìn)一步完善改進(jìn)措施；摸索改進(jìn)膜生物反應(yīng)器的設(shè)計、運(yùn)行參數(shù)，為中試設(shè)備的設(shè)計提供依據(jù)，以便形成一套具有較大推廣應(yīng)用價值的新型膜生物反應(yīng)器。MBR的研究對象從生活污水?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。1995年，樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究, 研制出一套實驗室規(guī)模的好氧分離式MBR。1993年中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心王菊思啟動MBR的研究。日本在該項計劃中對厭氧MBR作了較系統(tǒng)的研究，研制了酒精發(fā)酵廢水，造紙廠廢水，蛋白工廠廢水,城市污水,淀粉廠廢水等7類污水的MBR處理系統(tǒng)。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。1978年，Grethlien等進(jìn)行了厭氧MBR處理生活污水的研究。70年代初期，好氧分離式MBR處理城市污水的試驗規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。1968年，Smith等將好氧活性污泥法與超濾膜相結(jié)合的MBR 用于處理城市污水。 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。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。采用間歇方式出水或壓力遞增模式出水也可減少膜污染。投加氫氧化鐵后所形成的污泥在很大程度上減輕了對膜孔的堵塞，降低了膜污染。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。Jacangelo等認(rèn)為，粉末活性炭可在凝膠層上形成一個動態(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。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。Chang等的研究結(jié)果表明,膜的截留效果主要取決于膜表面的膜餅層以及凝膠層的篩濾及吸附，因此動態(tài)層截留效果越好，膜孔堵塞現(xiàn)象越少。張穎等人和胡允良在研究中也發(fā)現(xiàn)在一個長時間運(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。而Choo等人在研究厭氧硝化液與膜通量的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，微生物膠體在膜污染過程中起主要作用。 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?；旌弦旱男再|(zhì)主要是指混合液的污泥濃度和組成。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。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；無機(jī)污染，如廢水中碳酸鹽，硫酸鹽，硅酸鹽，凝膠無機(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，形成生物膜，造成水通量下降。膜使用壽命大大縮短。（1）膜污染的類型 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)在膜表面濃度超過其溶解度，以及機(jī)械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附，沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產(chǎn)生透過流量與分離特性的不可逆變化現(xiàn)象。因此可見高能耗問題的實質(zhì)也是膜污染問題。必須保持較高的膜面流速來沖刷膜面。當(dāng)今，膜污染和能耗這兩個因素，制約著膜生物反應(yīng)器的大規(guī)模應(yīng)用。n 運(yùn)行不是十分穩(wěn)定，操作管理上不及分置式容易。n 單位處理能力小。n 由于膜組件置于反應(yīng)器外部，需要回流泵等裝置，故占地面積相對較大。n 可以保持長時間的穩(wěn)定膜通量而無需化學(xué)清洗。n 結(jié)構(gòu)緊湊，占地少。n ，可比分置式的少30倍以上。n 既能用于厭氧處理，也能用于好氧處理。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。圖19 分置示膜生物反應(yīng)器以上兩種類型的膜生物反應(yīng)器的特性比較見表12表12 分置式和一體式膜生物反應(yīng)器的對比分置式MBR一體式MBR主要優(yōu)點(diǎn)n 運(yùn)行穩(wěn)定，操作管理方便?；旌弦褐械牟蝗苄猿煞?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。該運(yùn)行方式將膜與生物反應(yīng)器分開設(shè)置。其工藝流程圖見圖18。膜組件下方設(shè)置的曝氣裝置不僅具有為混合液微生物提供足夠DO和促進(jìn)充分?jǐn)嚢杌旌系墓δ?，同時由于氣泡的攪動及其在膜表面形成的循環(huán)流而起到對膜表面的沖刷和剪切作用，可有效防止污染物在膜表面的附著和沉積。(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。l 基建投資大；l 實際工程實例；l 工藝復(fù)雜。l 膜易于污染；l 基建投資大；l 無實際工程實例；l 工藝復(fù)雜。l 曝氣受到限制；l 膜易受污染；l 膜價格高。它具有很廣的應(yīng)用前景。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際生產(chǎn)應(yīng)用。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。活性污泥中的微生物一般是針對廢水培養(yǎng)出來的專性細(xì)菌。萃取膜生物反應(yīng)器能很好處理這些廢水。有這些情況的廢水都需要進(jìn)行預(yù)處理。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，直接用生化法是不適宜的。但目前對MABR的研究還僅處于實驗和中試階段，尚未達(dá)到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的水平。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。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。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。(1) 膜分離生物反應(yīng)器將分離工程中的膜技術(shù)應(yīng)用于廢水生物處理，以具有固液分離功能的膜組件替代二沉池所構(gòu)建的分離膜生物反應(yīng)器（MBR），不僅借助于其對廢水或混合液中微米級顆粒的截留作用，大大提高了泥水分離的效果，而且可以始終保持高質(zhì)量的出水，并使污泥膨脹對出水水質(zhì)的影響減小很多，也使污泥始終處于生物反應(yīng)器中而持續(xù)發(fā)揮其功能。而目前通常所說的MBR即是此三種類型的總稱。在實際應(yīng)用中大多使用的是外壓式MBR，因為內(nèi)壓式MBR流道往往較小，容易被污染顆粒所堵塞。按膜組件的作用方式，MBR可分為內(nèi)壓式和外壓式兩種。膜生物反應(yīng)器易于一體化，且易實現(xiàn)自動控制，操作管理方便；MRB的工藝過程如下圖13：圖13 MBR膜工藝流程膜生物反應(yīng)器是國際上于20實際60年代開始研究，90年代得到快速發(fā)展和應(yīng)用的一項廢水生物處理新技術(shù)，它將膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)過程有機(jī)結(jié)合，以膜技術(shù)的高效分離作用取代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝所無法比擬的泥水分離和污泥濃縮效果，消除了污泥膨脹的影響，并大幅度提高了曝氣池中活性污泥的濃度，省卻了污泥回流系統(tǒng)，大大延長了泥齡，減少了剩余污泥量，并通過膜對廢水中SS，有機(jī)物，病原菌和病毒的高效截留作用，大大提高了處理出水水質(zhì)，并在通常情況下，其處理出水無需進(jìn)行消毒處理即可達(dá)到相關(guān)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長泥齡下運(yùn)行，可以實現(xiàn)基本無剩余污泥排放。MBR系統(tǒng)有利于增殖緩慢的硝化細(xì)菌的截留、生長和繁殖，系統(tǒng)硝化效率得以提高。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。圖12膜片示意圖，主要基于以下性能特點(diǎn)：傳統(tǒng)的好氧活性污泥處理工藝，在高污泥負(fù)荷的情況運(yùn)行會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，使得泥不難于分離導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行、出水不達(dá)標(biāo)?？梢圆捎煤认緞┣逑?，以清除膜表面的大量微生物污染。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)清洗過程中，膜不容易斷裂。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。今天，日本已經(jīng)有數(shù)家公司提供成套產(chǎn)品，應(yīng)用于家庭污水處理和回用以及廢水中COD、NH3N較高的工業(yè)領(lǐng)域。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)興計劃（Aqua Renaissance Programme’90）”科研項目，其目的是尋求滿足長期水量需求，解決水污染問題和從污染物中獲取能量。1970年美國的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。m2/h。m2和172 KN在該系統(tǒng)中，污水進(jìn)入懸浮生長的生物膜反應(yīng)器中，并通過超濾膜組件的抽吸作用連續(xù)出水。m2/h，COD去除率為98%。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。該工藝最引人矚目的是用膜分離技術(shù)取代常規(guī)活性污泥二沉池，用膜分離技術(shù)作為處理單元中富集生物的手段，而不是采用常規(guī)的回流循環(huán)來增加曝氣池中微生物的濃度。MBR的商業(yè)應(yīng)用也有20年的歷史了。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)許多實際工程中得到了成功地應(yīng)用。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