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膜生物反应器处理生活污水运行控制优化研究

陈旭东  
【摘要】: 本研究采用膜生物反应器工艺,以生活污水为处理对象,系统地考察了膜生物反应器的运行效能,重点对膜生物反应器运行控制条件进行优化研究,在此基础上建立了有机底物降解和污泥增长动力学模式,并进一步对膜生物反应器的应用进行了技术经济分析。 膜生物反应器采用连续进水方式,在进水量为8.5L/d,水力停留时间(HRT)为24h,进水COD浓度为161.8~210.8mg/L,进水负荷为0.15~0.20kgCOD/(m~3·d),水温为18.2~20.0℃的条件下,7日后完成启动。此后,进水COD浓度为219.3~393.1mg/L,进水量由8.5L/d逐步增至61.5L/d,容积负荷相应地由0.23kgCOD/(m~3·d)逐渐增加至2.97kgCOD/(m~3·d),反应器对COD的平均去除率为93.7%。其间,容积负荷和污泥负荷的变化对COD去除率没有明显影响。运行过程中,由于进水水质的变化分别在第40、49运行日形成了两次冲击负荷,容积负荷分别提高到3.68kgCOD/(m~3·d)、4.46kgCOD/(m~3·d),但COD去除率仍高达98.9%、97.5%,冲击负荷均未对反应器的运行效果产生影响。在整个运行阶段,污泥从感观上经历了由开始时的黑色变为灰褐色最后变为黄褐色的过程,污泥浓度由接种时的2212mg/L最终增至8926mg/L,MLVSS/MLSS有所降低。在反应器稳定运行后期,观察反应器内混合液的生物相,镜检发现后生动物轮虫。以上结果表明,膜生物反应器具有启动迅速,负荷提高快,有机物去除率高,运行稳定和抗冲击负荷能力强等优点,而且可以利用镜检生物相的方法来直观判断反应器的运行状态。 在膜生物反应器处理生活污水研究的基础上,建立了有机底物降解动力学方程和污泥增长动力学方程,其表达式分别为: 运行控制条件优化研究表明,最佳运行控制参数中MLSS为5500 mg/L,HRT为3.4h,最佳排泥时间为15天。 经济技术分析结果发现,采用膜生物反应器处理生活污水用于回用在技术和经济上是可行的,其工程总投资为25.9万元,与生化和物化相结合的工艺相当,但运行成本较低,可节省0.09元/m~3。


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