膜曝氣生物反應(yīng)器在城市污水脫氮中的應(yīng)用.pdf

1、膜曝氣生物反應(yīng)器(Membrane aeration bio-reactor,MABR)是將膜技術(shù)與生物反應(yīng)器有機(jī)結(jié)合的廢水處理新技術(shù)。膜組件同時(shí)起到生物膜載體和無(wú)泡曝氣的雙重作用，使氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞分別從生物膜的兩側(cè)進(jìn)入膜內(nèi)，因而生物膜內(nèi)部存在明顯的溶解氧和底物的濃度梯度，實(shí)現(xiàn)同步進(jìn)行硝化反硝化(Simultaneous nitrification and denitrification,SND)。
　　 本文以自制的疏水

2、性PVDF中空纖維微孔膜為組件的膜曝氣生物反應(yīng)器(MABR)進(jìn)行生活污水的處理研究。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行210天，初期進(jìn)行清水膜曝氣試驗(yàn)，考察水力條件和曝氣壓強(qiáng)對(duì)曝氣效果的影響，并比較膜曝氣與常規(guī)曝氣器進(jìn)行工作效能比較，驗(yàn)證其良好的工作效能；后期采用快速排泥掛膜法進(jìn)行生物掛膜成功后，啟動(dòng)膜曝氣生物反應(yīng)器，通過對(duì)水樣TCODcr, SCODcr, NH3-N以及TN的測(cè)試分析，分階段進(jìn)行了對(duì)同步硝化反硝化(SND)脫氮和去除的性能考察，并分析了碳氮比

3、(C/N)、水力停留時(shí)間(Hydraulic retention time，HRT)等運(yùn)行參數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 對(duì)于清水膜曝氣實(shí)驗(yàn)，氣壓控制在泡點(diǎn)以內(nèi)，充氧能力隨液體循環(huán)流量的增大而提高，隨氣壓的升高而增加；而氣壓超過泡點(diǎn)，供氧初期充氧能力顯著提高，但隨曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)增長(zhǎng)幅度降低。同一實(shí)驗(yàn)條件下，膜曝氣氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)0.0128min-1明顯高于普通曝氣器氧轉(zhuǎn)移系數(shù)0.0032min-1，

4、證明其氧傳遞的優(yōu)越性。
　　 生物掛膜階段，反應(yīng)器水溫26℃～28℃、pH為7.5～8.5、壓力3.37KPa下實(shí)現(xiàn)無(wú)泡曝氣、添加輔助曝氣使反應(yīng)器內(nèi)溶解氧含量為2～3mg/L，經(jīng)20d左右，成功實(shí)現(xiàn)生物掛膜，啟動(dòng)膜曝氣生物反應(yīng)器，隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，生物膜增厚，使得高進(jìn)水負(fù)荷下的去除率有一定提高。溶解氧1.0mg/L下可得到總氮(TN)的最佳去除效果，NH3-N、TN和CODcr去除率分別為43％，46％和35％，說明反應(yīng)系統(tǒng)已具

5、有較好的同步硝化反硝化能力。另外，MABR運(yùn)行過程中生物膜量較低，維持在140～170mg/g，一方面是由于膜組件填充比較低，另一方面生物膜長(zhǎng)勢(shì)不均，限制了反應(yīng)器系統(tǒng)CODcr、NH3-N和TN去除率的進(jìn)一步提高。
　　 從批式實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，碳氮比(C/N)和水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)硝化效率和反硝化率有顯著影響，C/N比過低反硝化缺乏碳源，C/N比過高則傳質(zhì)困難，硝化效率降低。系統(tǒng)體積交換率對(duì)CODcr、NH3-N、TN去除率的

6、提高也有一定影響。降低系統(tǒng)體積交換率為50％，延長(zhǎng)HRT為12h，C/N比為5的條件可以認(rèn)為是本反應(yīng)系統(tǒng)的理想操作參數(shù)，CODcr, NH3-N和TN的去除率分別可以提高至54％、55％、50％。
　　 PCR-DGGE技術(shù)測(cè)試結(jié)果表明，該MABR反應(yīng)系統(tǒng)中存在nitrobacter硝化桿菌種、activated sludge bacterium活性污泥細(xì)菌、nitrosomonas亞硝化單胞菌種具有反硝化功能的hyphomic