一體式平片膜生物反應(yīng)器處理污水的性能與應(yīng)用研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)是近些年出現(xiàn)的一種新型的污水處理與回用工藝，其在城市生活污水、難降解有機(jī)廢水處理和生物脫氮方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但目前這一工藝無(wú)論從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上講，還存在未克服的難題，技術(shù)上存在膜污染、操作條件不合理、應(yīng)用范圍相對(duì)較窄等問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)上存在一次性投資高且運(yùn)行費(fèi)亦高等缺點(diǎn)?；谶@種現(xiàn)狀，本論文采用平片式MBR及MBR復(fù)合工藝對(duì)城市生活污水、尿液污水、城市二級(jí)出水和人工配制的廢水進(jìn)行處理試驗(yàn)研究。通過(guò)本論文的研究可以全面

2、考察MBR對(duì)這些廢水的處理效果、機(jī)理、存在的問(wèn)題和解決方法，為MBR在這些廢水處理中的應(yīng)用提供有價(jià)值的理論依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
　　 論文在與傳統(tǒng)活性污泥法(CAS)比較的基礎(chǔ)上，對(duì)MBR及MBR復(fù)合工藝處理廢水過(guò)程中的污泥特性、基質(zhì)降解動(dòng)力學(xué)、膜過(guò)濾特性和膜污染機(jī)理等方面進(jìn)行了詳細(xì)的考察和研究。并將該工藝應(yīng)用于城市生活污水、尿液污水和城市二級(jí)出水的處理，對(duì)處理過(guò)程中的有機(jī)物去除特征、硝化反硝化效果、其它污染物的去除特征、操作條件的影響

3、和膜污染機(jī)理與防治進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。其主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)以MBR和CAS工藝處理城市生活污水，主要從污染物去除特征、污泥的物理特征、上清液有機(jī)物含量與分布、污泥活性和微型動(dòng)物等幾個(gè)方面進(jìn)行了比較研究。實(shí)驗(yàn)表明MBR系統(tǒng)對(duì)污染物的去除率高于CAS系統(tǒng)，出水可回用；兩者的污泥的物理特征差異較大，在50～140d期間，MBR中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)上清液有機(jī)物的明顯積累現(xiàn)象，上清液中以分子量大于14Kda的有機(jī)物為主，體現(xiàn)了膜的

4、高效截留作用；污泥耗氧速率均隨系統(tǒng)運(yùn)行呈下降趨勢(shì)，并且MBR中的污泥耗氧速率大于CAS的相應(yīng)值；MBR中隨運(yùn)行時(shí)間的順序，優(yōu)勢(shì)微型動(dòng)物種群呈現(xiàn)從動(dòng)物性鞭毛蟲→水蚤和輪蟲→轉(zhuǎn)輪蟲和線蟲的演替規(guī)律，而CAS系統(tǒng)中變化不明顯。
　　 (2)通過(guò)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)得到了MBR中的有機(jī)物和氨氮降解動(dòng)力學(xué)模型，采用平片膜生物反應(yīng)器處理人工配制的生活污水，確定了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Ks=264.04mgCOD·L-1， vm

5、ax=2.01d-1，K=0.0076L·d-1·mg-1COD，y=0.44mgMLSS·mg-1COD，Kd=0.021d-1，KN=0.061d-1。實(shí)驗(yàn)表明該動(dòng)力學(xué)方程能較好地預(yù)測(cè)膜生物反應(yīng)器的出水水質(zhì)狀況，本研究所獲動(dòng)力學(xué)關(guān)系和動(dòng)力學(xué)參數(shù)可作MBR系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。
　　 (3)以PVDF超濾膜過(guò)濾活性污泥，最初很短時(shí)間內(nèi)膜污染受膜孔堵塞模型控制，之后受沉積層阻力模型控制，后一階段是膜污染的主要控制階段；膜的相對(duì)通量隨過(guò)

6、濾時(shí)間呈指數(shù)衰減趨勢(shì)，壓力增大，通量衰減指數(shù)也隨之增大；存在污泥壓密過(guò)程，壓力越大，污泥比阻越大，得到處理城市生活污水的活性污泥的壓密指數(shù)為0.8078；沉積層阻力占總阻力的90％以上，是膜過(guò)濾污染阻力的主要組成部分；活性污泥各組分對(duì)膜污染均有貢獻(xiàn)，其中懸浮固體物質(zhì)產(chǎn)生的阻力占87.98％，膠體顆粒和溶質(zhì)產(chǎn)生的阻力較??；可以把膜污染過(guò)程分為三個(gè)階段，各個(gè)階段的膜污染機(jī)理和控制因素各不相同。
　　 (4)以中試規(guī)模的MBR系統(tǒng)處理

7、城市生活污水。在更短的水力停留時(shí)間下，MBR依然有著比CAS更為穩(wěn)定優(yōu)良的有機(jī)物去除效率，有機(jī)物去除率大于90％(COD為93.07％，BOD5為99.08％)；相比較CAS，MBR容積負(fù)荷率高，污泥負(fù)荷率低，體現(xiàn)出較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；試驗(yàn)得到的適宜的去除NH4+-N的條件為水溫25±5℃，HRT6h，SRT30d，pH值7.5±0.5等，在此條件下MBR平均出水NH4+-N濃度為0.69mg/L，平均去除率達(dá)97.3％；對(duì)MBR系統(tǒng)

8、進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析表明，該工程單位投資為3000元/(m3·d)，運(yùn)行成本為1.51元/m3，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均是可行的。
　　 (5)采用缺氧-好氧MBR工藝處理尿液污水。系統(tǒng)對(duì)NH4+-N和COD的平均去除率分別為79.5％和75.1％，對(duì)BOD5的去除率＞95％，對(duì)色度有一定的去除能力，出水經(jīng)PAC脫色后色度為8倍；投加適宜的堿度可以提高NH4+-N的去除率；同時(shí)在高NH4+-N負(fù)荷下亞硝酸型硝化速率大于硝酸型硝化速率，兩

9、者速率的差異導(dǎo)致出水NO2--N的積累；好氧池存在COD積累現(xiàn)象，隨著時(shí)間的推移COD含量有一定的下降，說(shuō)明隨著系統(tǒng)運(yùn)行，MBR中會(huì)逐步馴化和培養(yǎng)出適于去除難降解有機(jī)物的菌種；改性PVDF超濾膜處理尿液污水，前期以膜內(nèi)表面生物污染為主，堿洗效果好；后期以膜外表面沉積層引起的膜污染為主，通過(guò)表面擦拭再堿洗膜污染清除效果較好。
　　 (6)采用投加PAC的MBR系統(tǒng)對(duì)城市二級(jí)出水進(jìn)行深度處理。系統(tǒng)對(duì)TOC的去除率為42.6％， NH

10、4+-N的去除率大于95％，濁度的去除率約為92％；投加PAC極大地提高了系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除率，而對(duì)NH4+-N和濁度的去除無(wú)顯著影響，PAC、膜分離和生物降解對(duì)有機(jī)物的去除率分別為31.62％、1.83％和9.11％；投加PAC有效地減緩了MBR中的膜污染，使得膜污染緩慢發(fā)展階段的歷時(shí)時(shí)間延長(zhǎng)了一倍左右，并使膜過(guò)濾污泥的凝膠極化阻力和總阻力分別減小40.5％和17.4％；投加PAC改變了污泥形態(tài)，使污泥沉降性能變好，粘度降低，污泥比耗