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1、.1.前言在水质富营养化日益严重的今天,越来越多的国家和地区制定了严格的氮磷排放标准,因此废水脱氮除磷工艺的开发日益受到关注。膜生物反应器(MBR)工艺是将现代膜分离技术与传统生物处理技术有机结合起来的一种新型高效污水处理及回用工艺。与传统的脱氮除磷工艺相比,MBR的脱氮除磷工艺是最近才开始研究与发展的。MBR可以通过膜的截留作用,使硝化菌长期停留在好氧池内,在不增加池容的前提下延长了污泥龄,满足了硝化菌的生长,减少了硝化菌的流失。同时,在MBR中还发现存在反硝化除磷菌,在脱氮的同时也能有效地去除磷。2.MBR脱氮除磷的原理以及工艺原理MBR是一种
2、将污水的生物处理和膜过滤技术相结合的高效废水生物处理工艺。它把膜分离技术和生物技术结合起来，采用膜组件取代常规二级生化处理工艺中二沉池、砂滤、消毒等单元；用超微滤膜对曝气池出水直接进行过滤。工艺类型MBR工艺一般由膜组件和生物反应器两部分组成，根据各个单元自身的多样性，MBR可分为多种类型。(1)按照膜组件的位置的不同来划分可分为分离式MBR和一体式MBR。ü分离式MBR：最早的MBR发展形式，也称为第一代MBR工艺。工艺均采用错流式膜组件，采用加压方式，该技术比较成熟，运行稳定可靠，但需要较高的循环水量，造成较大的单位产水能耗。ü一体式MBR-.
3、.第二代MBR工艺，解决分离式MBR能耗高的问题。在一体式中，膜组件直接置入生物反应器内，曝气器就放在膜组件的下面，通过相应泵进行抽吸，得到过滤液。由于曝气形成的剪切力和紊动，使固体难于积聚在膜表面，从而减少膜的堵塞和能耗。这种反应器具有设备简单、占地空间小、整体性强、操作方便等，但易污染，出水不连续。ü膜组件和膜材料常用于MBR处理工艺中的是微滤膜和超滤膜按材质分，膜种类有无机膜和有机膜。无机膜耐污染、寿命长，但生产成本较高，目前国内普遍采用有机膜。目前，超滤膜的制膜材料多为聚矾超滤膜、氟化物、聚矾酞胺及醋酸纤维素等微滤膜多采用硝酸纤维滤膜、醋酸
4、纤维素膜、聚酞胺滤膜、再生纤维滤膜等为制膜材料。(1)膜生物反应器同步脱氮除磷工艺按照厌氧和好氧是否在同一反应器内，可分为单级A/O程序MBR脱氮除磷工艺、两级A/O阶段MBR脱氮除磷工艺和两级A2/O阶段MBR脱氮除磷工艺。a.单一反应器间歇曝气膜生物反应器工艺：单一反应器间歇曝气膜生物反应器脱氮工艺-..包含序批式MBR和间歇曝气MBR两种。序批式MBR(MSBR)使用序批式反应器(SBR)的运行方式，通过限制曝气和半限制曝气运行方式在时间序列上实现缺氧/好氧的组合并控制每一部分适宜的时间比例,可以得到较好的脱氮效果。将膜组件浸入生物反应器中，
5、构成的一体式装置没有混合液的回流，较少了设备需求，降低了运行费用。间歇曝气MBR与MSBR工艺类似,但其缺氧好氧间歇运行的时间间隔很短,而进水是可连续或间歇的。研究发现,该工艺硝化反应进行的很快、很彻底,反硝化是限制速度的步骤，此外，调整周期中缺氧好氧循环时间以及添加悬浮提案料，可以提高除氮效果。b.两级A/O阶段MBR脱氮除磷工艺A/O形式的膜反应器工艺类似于传统的A/O工艺，前置反硝化在缺氧条件下运行,含碳有机物的去除、含氮有机物的氧化和氨氮的硝化在好氧条件下运行，以膜代替重力沉淀池进行固液分离。在设计合理的A/O系统中，好氧池回流污泥中的剩余
6、溶解氧会被很快耗尽，不会破坏缺氧池适宜的环境条件。但过高的污泥浓度会造成空气曝气系统难于满足微生物的氧需求，造成硝化速率的降低。c.两级A2/O阶段MBR脱氮除磷工艺两级A2/O阶段MBR脱氮除磷工艺是在两A/O阶段MBR脱氮除磷工艺的基础上改造得来,即将前置缺氧阶段通过一定的方法在时间序列上创造出缺氧阶段和厌氧阶段。控制从好氧池回流混合液的时间间隔来创造缺氧条件和厌氧条件,当有混合液回流时,前置反应池为缺氧条件,当没有混合液回流时则为厌氧条件。d．影响因素Ø温度对硝化和反硝化影响较大。-..Ø反应器内DO浓度对硝化反应速度及硝化细菌的生长速率均有
7、极大的影响,但普遍认为DO>2.0mg/L时,DO浓度对硝化作用的影响可不予考虑。ØpH是影响硝化和反硝化作用的重要环境因素之一。生物除磷合适的pH范围为中性或微碱性。在此条件下,硝化和反硝化过程迅速。Ø废水中所含碳(BOD5)氮比大于3时,无须外加碳源即可达到脱氮除磷的目的。Ø污泥龄对膜生物反应器的硝化作用有很大影响。有人发现,当污泥龄由10d增加为50d时,氨氮去除率由80%增加到99%。当污泥龄过长时,脱氮效率反而降低,这可能是由于难降解的溶解性高分子物质被膜截留在系统内,随着污泥龄的增加而积累,对硝化菌产生抑制作用。当污泥龄变长,由于排除的
8、剩余污泥减少,磷的去除效率也相应的降低。e．多种工艺的比较对于间歇曝气工艺,将进水时间缩短并集中在缺氧初期有利于反硝化速率
