复合膜生物反应器处理生活污水的研究

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1、前言我国每年废水排放量约360亿吨，80%以上的污水未经处理就直接排入水体，已造成我国1/3以上的河段受到污染，40%的水源已不能作为饮用水源，50%的地下水被污染，90%以上的城市水域严重污染，近50%的重点城镇水源不符合饮用水标准。据统计，全国有监测系统的1200多条河流中已有850余条受到不同程度的污染，其中淮河流域、松花江流域、海河流域尤为严重。我国的湖泊污染和富营养化也相当严重，太湖、洞庭湖、白洋淀、滇池尤为突出。污水处理后回用已成为迫在眉睫的问题。膜生物反应器作为新型水处理技术，由于其工艺流程短、占地省，

2、小型化系统放置场所不受限制等优点成为人们研究的热点。膜生物反应器由于早期膜科学与技术的限制，膜易污染，寿命短，制造成本高，限制了膜生物反应器的开发与应用。随着膜制造成本的降低和新型膜材料的出现，膜生物反应器和膜分离技术日益受到重视。目前在膜生物反应器工艺研究中，生物反应器多采用活性污泥法，然而，由于活性污泥反应器混合液中悬浮污泥浓度较高，通常会导致混合液在膜过滤过程中的大量污泥沉积在膜表面，致使膜通量急剧下降，从而影响装置处理能力，成为该工艺广泛推广应用的制约因素之一，在污水生物处理工艺中，将附着生长生物膜与悬浮生长

3、微生物复合在一起形成的复合式膜生物反应器，越来越发挥不可低估的作用，该工艺由于在反应器内放置填料，使大量微生物附着在填料上，在总的微生物浓度保持较高水平的同时使得反应器内悬浮微生物浓度降低，降低了膜污染，延长了膜的使用寿命。同时，膜曝气生物反应器（MABR）也由于其高效的氧传递速率，而越来越受到人们的重视。本实验对复合式膜曝气生物反应器（CMABR）处理模拟生活污水的性能进行了研究，该反应器的特点如下：（1）在膜生物反应器内投放国产超轻质陶粒，旨在通过增加固定生物量和降低污泥的浓度来达到减轻膜污染的目的；（2）在反应

4、器内放置两块膜组件，并通过一套自制的PLC控制装置控制两块膜组件以实现一块膜出水的同时另一块膜组件曝气，这样一方面可以实现膜生物反应器的连续出水，另一方面也可以达到减轻膜污染延长膜寿命的目的；另外还可以利用膜曝气的高效氧传递效率（甚至可达100%[69]）达到降低气水比、减少动力消耗的目的。摘要本研究对复合式膜曝气生物反应器（CMABR）处理生活污水的工艺条件、使用填料、反应器动力学及膜污染进行了系统实验。研究表明，CMABR的主要影响因素有水力停留时间、污泥停留时间、进水污染物浓度、pH值、气水比、溶解氧、温度等。

5、在优化的工艺条件下，有机负荷达3～6kgBOD5/m3．ｄ，BOD5去除率达95%～99%，COD去除率达94～98%。动力学研究表明，整个系统COD降解的速率方程为=0.0407（mg/L.min）。膜污染分析表明，CMABR系统阻力由三部分组成：自身阻力、污染阻力及浓差极化阻力。实验表明，1#和2#膜组件的总阻力分别为5.76×1012m-1和7.74×1012m-1，其中膜污染阻力分别占总阻力的71%和61%。同时，对膜污染的清洗方法也进行了一些研究探讨。关键词：生活污水，复合式膜曝气生物反应器，反应动力学，膜

6、污染，膜清洗IIAbstractIntheresearch,thesyntheticexperimentsonComplexMembraneAeratedBioreactor(CMABR)weredone,whichincludingtheusingfillers,thetechnologicalconditions,thereactionkineticsandthemembranefoulingofthedomesticseweragetreatment.Theresultsshowthatthemaininflu

7、encingfactorsofCMABRarethehydraulicretentiontime,thesludgeretentiontime,theinfluentorganicconcentration,thepH,theratioofgastoliquid,thedissolvedoxygenandthewatertemperature.TheoptimaltechnologicalconditionsforCMABRprocessaredetermined,underwhichtheorganicloadin

8、gofBOD,theremovalofBOD5,theremovalofCODare3～6kgBOD5/m3．ｄ,95～99%,94～98%respectively.ThekineticsexperimentsshowthatthedegradationvelocityequationofCODinthewholesystemis:=0.040