A/O膜生物反应器处理污水运行条件优化试验研究

摘要

膜生物反应器采用膜组件取代了活性污泥法中的终沉池，是结合膜分离技术与生物处理技术的一种污水处理工艺。与传统的生化污水处理技术相比，MBR具有固液分离效果好、生化效率高、可维持较高的污泥质量浓度、出水水质稳定可靠等优势。目前，对于不同膜组件，尤其是国产膜组件处理污水运行工况的优化以及膜生物反应器中膜污染过程与防治措施等，还有待深入探讨。本论文从降低膜技术成本的角度，基于国产膜组件，重点进行了A/O-SMBR中HRT和MLSS对系统处理效果的影响试验研究，分析了系统膜污染过程和防治措施，考察了稳定运行膜生物反应器对含盐废水的处理效能等几个方面。
　　论文主要研究内容与结论如下：
　　①进行了A/O-SMBR系统启动与运行的试验研究。当进水流量为7.5L/h，SRT为35d，回流比为200％时，系统运行稳定，进水水质CODcr为59~558mg/L，NH3-N为12~51.15mg/L，TN为32.4~69.3mg/L，TP为3.58~9.39mg/L时，系统出水CODcr和NH3-N满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）水质指标。出水TN、TP的平均去除率分别稳定在68%，70%左右，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中的一级标准。稳定运行期间，膜污染机械清洗周期为6~7天，化学清洗周期为9天，机械清洗加化学清洗比单纯机械清洗对降低膜污染更为有效。部分出水反洗次数的增加有益于膜污染的减缓，每日反洗两次，每次20min可以使清洗周期稳定为21天，效果比较明显。继续增加单日清洗次数对膜污染的降低无明显效果。
　　②论文进行了HRT单因素影响的试验研究，考察了HRT为15h、12h和9h时，A/O膜生物反应器中污染物的综合去除效果。试验结果表明，12h和9h两种水力停留时间条件下的出水水质均相对良好，且污染物平均去除率的差别较小。从技术经济的角度考虑，HRT为9h时所需的反应器容积利用率更高，更具有技术经济优势，由于小试试验研究中膜组件有效面积较小，HRT为9h时膜污染发展迅速，反应器不能稳定运行，论文研究中确定最佳HRT为12h。
　　③论文进行了MLSS单因素影响试验研究。当MLSS为3700-4300mg/L、4350-5000mg/L和6300-7200mg/L时，系统的CODcr平均去除率分别为96.27%、98.78%和99.33%，系统的氨氮的平均去除率为78.58%、98.51%和97.76%，系统的总氮的平均去除率为45.21%、60.28%和83.23%，系统的总磷平均去除率为95.62%、76.28%和94.37%。MLSS的增加有利于CODcr去除率的提高，对氮的去除影响明显，对总磷去除效果的影响没有显著规律。但本试验研究中MLSS浓度对于膜污染的影响较为明显，在污泥浓度大于6000mg/L之后，膜污染上升很明显。本试验较为合理的污泥浓度范围为4000~5000mg/L。在此范围之内既能获得良好的污染物去除效果又能缓和膜污染的增速。
　　④均在七天左右，仅有数小时的差别，三种开停比对膜污染的影响并不明显，也无明显规律可寻。在实际中可采用经济效益最好的开停比8/2。在气水比约为40：1与30：1，大于25：1时，清洗周期为7天，继续增大气水比对膜污染的减缓并无明显优势，当气水比为20：1小于25：1时，膜污染上升较快，清洗周期仅仅四天左右。
　　⑤在水力停留时间为12h，好氧混合液回流比为200%~300%，MLSS为5100~5500mg/L，反应器气水比为25~30:1，抽/停时间为8min/2min的条件下，论文进行了A/O-SMBR系统处理高盐度废水的初步试验研究。当进水CODcr为120~371mg/L，NH3-N为20.8~41.9mg/L，TN为31~50.2mg/L，TP为4.33~5.64mg/L，盐度为0.5g/L（0.05%）至10g/L（1%）时，污染物的去除效率分别为CODcr97.9%~95.1%；NH3-N91.3%~62.1%；TN58.1%~62.9；TP42.3%~17.9%。虽有机物等的去除仍然效果较好，但盐度的升高使好氧区氧传质困难，溶解氧逐渐降低，产生缺氧状态，最终引起硝化菌的减少，从而影响脱氮的效率。

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1 绪 论

1.1 水资源现状

1.2 膜生物反应器概述

1.3 国内外膜生物反应器研究应用现状

1.4 MBR污水处理技术研究

1.5 课题提出与主要试验内容

2 试验装置和研究方法

2.1 试验装置与工艺流程

2.2 试验水质与分析方法

3 A/O-SMBR系统的启动与运行

3.1 启动期间污泥的驯化与培养

3.2 启动期间运行参数

3.3 启动期间污水处理效果

3.4 启动期间膜污染变化分析

3.5 启动期间活性污泥性能

3.6 稳定运行期间生活污水处理效能试验研究

3.7 本章小结

4 A/O-SMBR系统处理效果的影响因素研究

4.1 HRT对处理效果影响的试验研究

4.2 MLSS对处理效果的影响试验研究

4.3 本章小结

5 膜污染特性与膜清洗试验研究

5.1 膜污染过程

5.2 膜污染影响因素试验研究

5.3 膜组件清洗试验研究

5.4 本章小结

6 A/O-SMBR系统处理含盐废水的初步试验研究

6.1 试验方法

6.2 试验结果与讨论

7 结论与建议

7.1 主要结论

7.2 建议

致谢

参考文献

附 录