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膜生物反应器在低氧条件下处理生活污水的研究

张楠  
【摘要】:同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)就是指硝化反应和反硝化反应在同一反应器中、相同操作条件下同时发生。它具有占地小、供氧量小等优点,这些优点是传统的脱氮工艺所不具备的。膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)是污水生物处理与膜分离技术结合的新型处理工艺。由于膜生物反应器高效的固液分离性能,因此将其运用在同步硝化反硝化工艺中可以有效地防止可能产生的由于丝状菌大量繁殖引起的污泥膨胀。同时,膜生物反应器中的高污泥浓度也有利于同步硝化反硝化的进行。 本实验以人工配制的含氮废水作为进水,在不同COD容积负荷和DO条件下,对一体式膜生物反应器中的同步硝化反硝化效果进行研究,并对最佳工况下的同步硝化反硝化过程以及不同系统中的污泥性质、膜污染情况进行了初探。研究结果表明: (1) 在低氧条件下,膜生物反应器中可以实现同步硝化反硝化。在COD/TN=8~10的进水条件下,当COD容积负荷为3.36kgCOD/(m~3×d),TN容积负荷为0.38kgTN/(m~3×d),HRT=2.5h,SRT=45d,DO为0.2~0.3mg/L,pH=7.0~8.0,T=26~28℃时,COD的去除率达到96.25%,硝化率达到91.70%,TN去除率为56.71%。重现性实验的处理效果较好:COD的去除率为96.47%,硝化率为93.73%,TN去除率为65.34%。 (2) 对同步硝化反硝化过程进行了初探,结果表明NH_4~+-N浓度随着反应的进行而减小;在最初的1小时内,NO_3~--N浓度随着反应的进行而减小;在剩下的时间内,NO_3~--N浓度随着反应的进行而上升,其原因是最初的1小时内的碳源比较充足,能够满足反硝化所需要的碳源;在最初的1小时内,NO_2~--N出现了一定程度的累积,随着反应的进行,NO_2~--N变为NO_3~--N。 (3) 在低污泥浓度下,反应器中的微生物相较为丰富;在高污泥浓度条件下,微生物相较为单一。在低负荷低氧条件下发生了由于丝状菌繁殖引起的污泥膨胀。 (4) 在负荷为1.68kgCOD/(m~3×d)的最佳运行条件下,污泥絮体的平均粒径为279.6μm,高于普通的膜生物反应器的污泥平均粒径,为同步硝化反硝化提供了良好的微环境。负荷为3.36kgCOD/(m~3×d)的最佳运行条件下的污泥平均粒径为65.147μm,与普通的膜生物反应器的污泥平均粒径相近,但是由于其中的高污泥浓度,依然能为同步硝化反硝化创造良好的微环境。 (5) 低污泥浓度条件下的膜阻力主要是凝胶层的阻力,物理清洗过后的通


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