厭氧膜生物反應(yīng)器廢水處理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及數(shù)學(xué)模型.pdf

1、廢水的厭氧生物處理越來(lái)越受到關(guān)注，厭氧生物處理設(shè)施也有了大量的應(yīng)用。厭氧膜生物反應(yīng)器（AnMBR）為厭氧反應(yīng)器和膜組件組合工藝，是一種處理高濃度有機(jī)廢水的有效方法，已成為國(guó)外如水環(huán)境研究基金會(huì)（WERF）等協(xié)會(huì)的研究重點(diǎn)之一。AnMBR在實(shí)現(xiàn)能源回收和優(yōu)良的出水水質(zhì)等方面具有極大的應(yīng)用潛力。
　　本文以一種新型的厭氧膜生物反應(yīng)器作為研究主體處理模擬廢水，反應(yīng)器在啟動(dòng)期，上清液COD穩(wěn)定保持在600-700 mg/L，COD生物去除

2、率穩(wěn)定在77％左右，膜組件去除的COD效率從啟動(dòng)初期的2.1%增加到19.5%。反應(yīng)器中乙酸含量不斷增加，說(shuō)明有少量產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌出現(xiàn)，其他揮發(fā)酸濃度甲酸、丙酸和丁酸沒(méi)有明顯的變化。MLSS從16.5 g/L增長(zhǎng)為24.8 g/L，MLVSS從12.4 g/L增加至19.7 g/L，MLVSS/MLSS也增加至0.79。
　　反應(yīng)器在穩(wěn)定運(yùn)行期進(jìn)水COD從3000 mg/L逐步提高至4000 mg/L，COD總?cè)コ食^(guò)90%以上，

3、去除效果較好。MLSS和MLVSS繼續(xù)增加，平均MLSS濃度為31 g/L，MLVSS平均值為24.7 g/L，而膜表面附著污泥的MLSS和MLVSS呈先增加后降低的趨勢(shì)，膜表面附著污泥的MLVSS/MLSS平均值為0.77。反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行期間，VFA值在該階段先增加后降低，表明產(chǎn)甲烷菌開(kāi)始分解前期所積累的揮發(fā)性脂肪酸。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行穩(wěn)定期時(shí)，生物氣產(chǎn)量都有了大幅度增加。
　　HRT為48h、36h、24h和18h時(shí)，膜出水COD始終小

4、于300mg/L，COD總?cè)コ蔬_(dá)到97%。當(dāng)HRT縮短為12 h時(shí)，出水COD增高，COD總?cè)コ室仓饾u降低，最低為77.3%。在HRT為48-24h時(shí)甲酸、乙酸、丙酸和丁酸濃度變化不是很大，VFA保持較低的值，HRT下降為12h，系統(tǒng)運(yùn)行效能開(kāi)始變差。在整個(gè)負(fù)荷提高期，生物氣產(chǎn)量和生物氣中甲烷含量保持較高的水平，當(dāng)HRT縮短為12h，系統(tǒng)生物氣產(chǎn)量和甲烷含量急劇下降。
　　進(jìn)水水質(zhì)提高期，進(jìn)水COD濃度分別為8000、1200

5、0、15000、18000和21000 mg/L；當(dāng)進(jìn)水COD濃度為8000 mg/L時(shí)，HRT為48h、36h、24h時(shí)，膜出水COD始終小于300 mg/L，COD總?cè)コ蔬_(dá)到97.4%，HRT下降到18h時(shí)，COD生物去除率平均值下降到70.8%。當(dāng)進(jìn)水COD為12000 mg/L時(shí)，最佳HRT應(yīng)控制在36h；當(dāng)進(jìn)水COD為15000 mg/L和18000 mg/L時(shí)，最佳HRT應(yīng)控制在48h；然而當(dāng)進(jìn)水COD>20000 mg/

6、L時(shí)，HRT為48h時(shí)，出水水質(zhì)惡化，反應(yīng)器效能下降。
　　ADM1為理論基礎(chǔ),建立了厭氧一膜生物反應(yīng)器處理廢水的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)ADM1參數(shù)的靈敏度分析，考慮到VFA物質(zhì)指標(biāo)影響較大的參數(shù)進(jìn)行校核，并在這一基礎(chǔ)上對(duì)COD影響較大的參數(shù)進(jìn)行校正。模型對(duì)乙酸的模擬誤差較大，應(yīng)增加與乙酸反應(yīng)中參數(shù)的調(diào)整。所以最終確定調(diào)整Y_ac、ks_ac和km_ac這三個(gè)參數(shù)來(lái)校正模型。經(jīng)過(guò)參數(shù)調(diào)整后，模型對(duì)出水 COD、VFA、氣體成分的結(jié)果較為理