水資源短缺是21世紀(jì)人類面臨的最為嚴(yán)重的資源問題目前

1、 /5水資源短缺是21世紀(jì)人類面臨的最為嚴(yán)重的資源問題目前北京工商大學(xué)本科畢業(yè)論文第一章綜述1.1引言水資源短缺是21世紀(jì)人類面臨的最為嚴(yán)重的資源問題。目前全世界只有14人群飲用到符合標(biāo)準(zhǔn)的清水，13的人口得不到平安用水，而且缺水的形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。我國(guó)人口占世界的22，淡水資源只有世界的7，人均供水量只有世界人均占有量的14。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因缺水造成的糧食減產(chǎn)達(dá)50多億公斤，因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1200億元，水資源的短缺嚴(yán)重地制約著經(jīng)濟(jì)的開展速度。因此，解決水資源缺乏，開辟第二水資源污水回用，是21世紀(jì)解決水資源危機(jī)的最有效途徑?；钚晕勰喾ㄒ恢币詠矶际翘幚砩钗鬯闹饕侄巍５捎诨钚晕勰喾?/p>

2、是采用重力式沉降池來使處理后的出水和污泥別離，由此帶來了以下幾個(gè)方面的問題：2由于沉淀池固、液別離效率不高，曝氣池內(nèi)的污泥難以維持到較高濃度，致使處理裝置容積負(fù)荷低，占地面積大；處理的出水水質(zhì)較差，且不穩(wěn)定，不利于水資源的再利用；傳氧效率低，能耗高；剩余污泥量大；管理操作復(fù)雜。在這種背景和需求下，各種新型高效的廢水生物處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而其中最為引人矚目的是膜生物反響器技術(shù)。膜生物反響器技術(shù)，是用膜取代活性污泥法中的二沉池而得到的一種新方法。與傳統(tǒng)活性污泥法相比,膜生物反響器具有如下優(yōu)點(diǎn):固液別離效率高,設(shè)備簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,不需二沉池,耐沖擊負(fù)荷好,污泥產(chǎn)量少,出水水質(zhì)好等。傳統(tǒng)的活性

3、污泥法由于難以在曝氣池內(nèi)維持較高的生物量，故其生物處理能力較低；二沉池中單靠重力別離水中的膠體及微細(xì)顆粒難以到達(dá)出水水質(zhì)要求；活性污泥法中污泥膨脹、上浮等問題也會(huì)影響整個(gè)工藝的正常進(jìn)行；另外1北京工商大學(xué)本科畢業(yè)論文活性污泥系統(tǒng)以世代較短的異養(yǎng)菌為主，主要去除易降解有機(jī)物，對(duì)難降解有機(jī)物缺乏處理能力，對(duì)氮、磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除率也很低。目前各種活性污泥法都不可防止要排剩余污泥，并且污泥的處理技術(shù)和費(fèi)用歷來是污水處理廠的難題。膜生物反響器技術(shù)就是針對(duì)以上問題對(duì)活性污泥法進(jìn)行改良而得到的一種膜別離與生物處理相結(jié)合的方法。膜生物反響器MBR(MembraneBio-reactor是一種正在開展的水

4、處理再生技術(shù)。該技術(shù)是一種將傳統(tǒng)的生物處理工藝與膜別離技術(shù)相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。膜別離技術(shù)是指用天然的或人工合成的膜材料，以外界能量或化學(xué)位差等為推動(dòng)力，對(duì)溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行別離、分級(jí)、提純和富集的方法3，一般認(rèn)為，不宜單純使用膜別離技術(shù)處理污水(含油污水例外，因?yàn)槲鬯煞謴?fù)雜，很有可能造成膜污染，難以保證工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。然而，在膜生物反響器中，大多數(shù)溶解性污染物都可以轉(zhuǎn)化為易于過濾的微生物，通過超濾膜或微濾膜組件幾乎以一種強(qiáng)制的機(jī)械攔截作用將來自生物反響器的混合液中的固液進(jìn)行別離。這里的膜不是用來濾除和獲得污染物，而是用來保存生物反響器中的微生物的。該組合工藝除了可以減輕膜污染外，還由于它完

5、全保存了反響器內(nèi)微生物并改善了活性污泥系統(tǒng)的性能，進(jìn)而提高了污水的處理效果和出水水質(zhì)。1.2膜生物反響器MBR1.2.1膜一SBR生物反響器開展?fàn)顩r20世紀(jì)60年代美國(guó)Smith等學(xué)者利用膜將活性污泥從出水中截留回生物反響器的曝氣池，提出具有減少活性污泥產(chǎn)量，能保持較高的污泥濃度，減少污水廠占地等優(yōu)點(diǎn)的MBR工藝。20世紀(jì)70年代初，密歇根州AnnArbor的ThetfordSystems公司開發(fā)了一種簡(jiǎn)單的膜生物反響器系統(tǒng)Cycle-Let,用于處理和回用來自商業(yè)區(qū)的沖洗水。80年代，一體式MBR首先出現(xiàn)在日本。1.2.2膜一SBR生物反響器工作原理2北京工商大學(xué)本科畢業(yè)論文膜生物反響器(M

6、BR)是以酶，微生物或動(dòng)、植物細(xì)胞為催化劑,進(jìn)行化學(xué)反響或生物轉(zhuǎn)化,同時(shí)憑借超濾別離膜不斷的別離出反響產(chǎn)物并截留催化劑而進(jìn)行連續(xù)反響的裝置。它最早使用于生物化工行業(yè)中的連續(xù)發(fā)酵工藝。但自從美國(guó)的Smith于1969年創(chuàng)造性地把MBR引進(jìn)到廢水處理中以來，世界上又開發(fā)出各種各樣的MBR法,用在城市生活污水和可生物處理的工業(yè)廢水處理工藝中，既克服了傳統(tǒng)活性污泥法本身的一些不可防止的弊病，同時(shí)又具有膜別離占地少、高效和操作方便的優(yōu)點(diǎn)。MBR法處理廢水技術(shù)是把傳統(tǒng)的活性污泥法和膜別離技術(shù)組合在一起而形成的一種新型的污水處理工藝,其中活性污泥法已經(jīng)開展得較成熟,應(yīng)用也很廣泛;超濾膜別離技術(shù)在化工、生物、

7、醫(yī)藥等行業(yè)的研究和應(yīng)用較多,在含油廢水以及給水深度處理中作為反滲透的預(yù)處理也有應(yīng)用?？梢哉f,兩種技術(shù)各自都已有了相當(dāng)?shù)拈_展，這無疑為MBR法處理廢水的研究提供了堅(jiān)實(shí)的根底和方便。本文采用膜生物反響器處理生活污水，利用膜組件進(jìn)行固液別離，膜組件代替了傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中的二沉池，處理裝置簡(jiǎn)單緊湊，占地面積小，出水清澈、透明、無臭味、色度濁度極微，可直接作為中水回用。1.2.3MBR活性污泥法工藝特點(diǎn)在MBR工藝中有機(jī)污染物的最終去除仍是微生物細(xì)胞的新陳代謝作用，只是超濾膜高效的固液別離強(qiáng)化了這種生物處理作用，與常規(guī)的活性污泥法相比較，既克服了常規(guī)法不可防止的弊病，又具有一系列無可比較的優(yōu)點(diǎn)?？趍左

8、右，截留相對(duì)分子質(zhì)量一般為2002000,在一定的操作壓力下,可以讓水和低分子溶解物質(zhì)通過它，實(shí)現(xiàn)混合液的泥、水別離，而不用體積龐大的二沉池，使得污水處理構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。同時(shí)這種膜別離幾乎是一種強(qiáng)制的機(jī)械攔截作用，優(yōu)于傳統(tǒng)法中二沉池的自由重力沉降作用，不會(huì)因?yàn)槲勰嗯蛎洭F(xiàn)象而導(dǎo)致出水超標(biāo)或惡化。其出水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，波動(dòng)小，優(yōu)于國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至可到達(dá)建設(shè)部生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；而且出水中懸浮物濃度低，濁度幾乎為零，適于作清潔水、園藝用3北京工商大學(xué)本科畢業(yè)論文水等多種用途的回用水。當(dāng)然，具體的出水水質(zhì)與所用膜的膜孔徑尺寸有直接的關(guān)系，膜孔徑偏小的，出水水質(zhì)會(huì)更好。活性污泥濃度高。由

9、于超濾膜對(duì)混合液的高效別離,活性污泥幾乎沒有流失,使得曝氣中的活性污泥濃度（MLSS）得到很大提高,可達(dá)1020g/L（好氧型），比傳統(tǒng)的MLSS濃度高出近10倍左右，這無疑會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì):容積負(fù)荷率高。COD負(fù)荷一般為45kg/（m3d）。在池容相同的情況下,MLSS越高就意味著單位體積混合液中含有微生物細(xì)胞的數(shù)目會(huì)更多,因而對(duì)有機(jī)污染物的去除能力會(huì)更強(qiáng),世代時(shí)間長(zhǎng)的硝化細(xì)菌,隨著時(shí)間的推移會(huì)在曝氣池中不斷積累增多,使得MBR法具有較好的脫氮能力。同時(shí)高M(jìn)LSS濃度對(duì)進(jìn)水波動(dòng)的抗沖擊性能更好,使得較難生物降解的污染物質(zhì)最終得到充分的降解,甚至可象氧化溝工藝一樣，省去初沉池，使MBR工藝

10、的占地小。在相同的進(jìn)水條件下，假設(shè)提高容積負(fù)荷率,那么可縮減曝氣池的體積,從而使處理設(shè)備和構(gòu)筑物小型化,到達(dá)高效和精小的目的。污泥負(fù)荷率低。在污泥濃度高而進(jìn)水水質(zhì)低的情況下，即F/M（營(yíng)養(yǎng)和微生物比率）低,當(dāng)這個(gè)比率保持在某一低值時(shí),活性污泥就會(huì)處于一個(gè)因生殖而增長(zhǎng)和因內(nèi)源呼吸而消耗的動(dòng)態(tài)平衡之中,到達(dá)這個(gè)理論平衡時(shí),活性污泥增長(zhǎng)為零,即不會(huì)有剩余污泥產(chǎn)生。把以微生物維持自身生命的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成的人工廢水放在MBR中進(jìn)行處理研究，發(fā)現(xiàn)污泥負(fù)荷率（以干污泥計(jì)）低到0.043kgC0D/（kgd）（約為常規(guī)污泥負(fù)荷率1/10）時(shí)，將不會(huì)產(chǎn)生剩余污泥，同時(shí)指出，為了排除MBR中惰性或有毒物質(zhì)的積累，適

11、當(dāng)降低曝氣能耗和運(yùn)行本錢，應(yīng)考慮適當(dāng)排放一些污泥，即是選擇一個(gè)最正確活性污泥濃度。這一研究成果對(duì)解決常規(guī)處理中剩余污泥的問題具有重大的實(shí)際意義。1.2.4膜一SBR生物反響器的循環(huán)過程膜一SBR工藝運(yùn)行過程包括進(jìn)水、攪拌、曝氣、停曝?cái)嚢枰约捌貧夂团潘?個(gè)階段并組成其運(yùn)行的一個(gè)周期進(jìn)水工序進(jìn)水工序是反響池接納污水的過程。在污水開始流入以前是前個(gè)周期的排水或待機(jī)狀態(tài)，反響池內(nèi)剩有高濃度的活性污泥混合液，這相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥法中污泥回流的作用，此時(shí)反響器內(nèi)水位最低。在進(jìn)水過程所確定的時(shí)間內(nèi)4北京工商大學(xué)本科畢業(yè)論文或者到達(dá)最高水位之前，反響池的排水系統(tǒng)一直都是處在關(guān)閉狀態(tài)。膜一SBR工藝的進(jìn)水過程為

12、單純注水緩慢攪拌。在污水流入的過程中，不僅僅水位上升，而且還進(jìn)行生化反響，如聚磷菌進(jìn)行厭氧反響放磷和反硝化菌脫氮等。具體來說是這樣的：在進(jìn)水過程中反響池內(nèi)活性污泥混合液處于缺氧過渡到厭氧狀態(tài)，混合液污泥濃度逐漸降低，雖然進(jìn)水過程中基質(zhì)也會(huì)緩慢降解，但速度很慢，基質(zhì)將不斷積累，反硝化細(xì)菌那么會(huì)利用水中有機(jī)物為碳源，通過反硝化作用可以去除局部NO3N,將其復(fù)原為N2。聚磷菌在厭氧條件下釋放磷，當(dāng)進(jìn)水結(jié)束時(shí)其易生物降解基質(zhì)濃度值更高，那么兼性厭氧細(xì)菌將易生物降解基質(zhì)濃度轉(zhuǎn)化為低分子脂肪酸的轉(zhuǎn)化速率更大，其誘導(dǎo)聚磷菌的釋磷速率就更高，釋磷量就更大，聚磷菌好氧條件下攝磷量更高，除磷效率提高。另外進(jìn)水時(shí)緩慢攪拌可提前進(jìn)入?yún)捬鯛顟B(tài)，利于釋磷，并縮短厭氧反響時(shí)間。由于進(jìn)水工序僅流入污水，而不排放處理水，因此理論上不需要設(shè)置調(diào)節(jié)池，反響池即起到調(diào)節(jié)池的作用，因此可以不像連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的傳統(tǒng)活性污泥法那樣易受負(fù)荷變動(dòng)的影響，在運(yùn)行中即使是有水量與水質(zhì)的變化，對(duì)處理水質(zhì)的影響也不大。攪拌工序在廢水流入反響池中到達(dá)預(yù)定容積后，停止進(jìn)水，繼續(xù)進(jìn)行緩慢攪拌，反響池內(nèi)活性污泥混合液處于厭氧狀態(tài)，進(jìn)一步脫氮除磷。曝氣工序該階段內(nèi)停止攪拌，對(duì)反響池內(nèi)活性污泥混合液進(jìn)行曝氣，使之處于好氧狀態(tài)。該階段將完成BOD的降解，并進(jìn)行硝化反響以脫氮以及攝磷。曝氣量應(yīng)滿足