（环境工程专业论文）尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究.pdf

j i i ll l lijiiiul i ti i i i i il111i i p i i f j y 2 2 7 8 8 8 7 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：唧聆君 日期：为i 毒年f 月倍日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密彤 学位论文作者签名：蜥聆焉 日期：为1 ；年f 月fb 日 指导教师签名：纠修修 日期：刀形年厂月8 日 尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 摘要 膜生物反应器( m b r ) 是将微生物对污染物的降解与膜分离技 术相结合的一种高效、实用的污水处理工艺，具有出水水质好、工艺 流程简单、剩余污泥产量少、占地面积小、自动化程度高等优点，受 到各国水处理技术研究者的广泛关注。但是膜组件昂贵的造价限制了 其在实际中的推广使用。因此，本课题采用质优价廉的尼龙纺织布作 为过滤组件组成新型尼龙纺织布生物反应器。布生物反应器除具有传 统膜生物反应器流程简单、占地面积小、剩余污泥产量低等优点，还 具有低造价、低能耗、高强度等特点，这种新型工艺对于小规模污水 处理是一种很有应用前景的技术，具有重要的研究意义。 本文通过试验研究，比较了不同孔径尼龙纺织布生物反应器对模 拟生活污水的处理效果，从而得出最优过滤材料。考察了尼龙纺织布 生物反应器对生活污水的长期处理效果，得到了满意的结果。为了尼 龙纺织布生物反应器在实际工程中的推广应用，本研究考察了影响布 生物反应器处理效果的因素和维持其长期稳定运行的因素，通过理论 分析与试验研究，得到了布生物反应器应用于处理生活污水的工艺参 数。此外，本文还对运行过程中尼龙纺织布的污染情况进行了分析。 主要结论如下： ( 1 ) 在本试验条件下，尼龙纺织布生物反应器对污染物具有较 好的处理效果，三种孔径( 5 0 0 目、8 0 0 目和10 0 0 目) 的尼龙纺织布 生物反应器对c o d 的去除率均在9 0 以上，平均去除率分别为 9 2 2 、9 3 5 和9 3 2 。三者对氨氮的平均去除率分别为9 2 9 、 9 3 6 和9 3 9 。系统对浊度和s s 的处理效果较好，浊度基本在3 n ， m 以下。三种尼龙纺织布的污水通量都明显比传统膜通量高，其中，8 0 0 目尼龙纺织布的通量最好。综合比较三种尼龙纺织布生物反应器的处 理效果和通量，本研究选用8 0 0 目尼龙纺织布为最优过滤材料。 ( 2 ) 进行了8 0 0 目尼龙纺织布生物反应器长期连续运行的研究。 结果表明，尼龙纺织布生物反应器工艺对污染物的去除效果很好。8 0 0 目尼龙纺织布生物反应器连续运行4 5 天，对c o d 的平均去除率为 9 3 8 ；对氨氮的平均去除率为9 6 6 ，出水平均浊度为1 5 n t u 。 ( 3 ) 尼龙纺织布生物反应器的处理效果不受污泥膨胀的影响。 说明该系统中的尼龙纺织布过滤组件对系统出水的稳定性起到了主 要作用，弥补了传统膜生物反应器处理性能的不稳定，提高了系统的 抗污泥膨胀能力。 ( 4 ) 8 0 0 目尼龙纺织布生物反应器最佳运行条件为：水力停留 时间为2 5 h ，污泥浓度为5 9 m ，污泥负荷范围为0 0 8 - 0 1 2k g b o d s ( m d ) 。 ( 5 ) 尼龙纺织布生物反应器的过滤总阻力比传统m b r 工艺过 滤总阻力小约2 个数量级。其固有阻力也很小，比传统中空纤维膜固 有阻力低3 个数量级。过滤阻力主要来自于滤饼层的阻力，占总阻力 东华大学硕士学位论文尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 的9 9 以上。 ( 6 ) 利用扫描电镜、e d s 、i r 对引起尼龙纺织布污染的污染物 质进行测试分析，结果显示污染物质主要是有机物质，并多以多糖的 形式存在。 ( 7 ) 分析比较四种清洗方式对尼龙纺织布通量恢复的效果，超 声波清洗后尼龙纺织布通量恢复比例最高。 关键词：尼龙纺织布；膜生物反应器；高通量；膜污染 东华大学硕士学位论文 尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 s t u d yo nt h ek e yt e c h n o l o g yo fn y l o nw o v e n f a b r i cb i o r e a c t o r a b s t r a c t b e c a u s eo ft h ei n c o m p a r a b l ea d v a n t a g e st ot r a d i t i o n a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s ，t h eh i i g h e f f i c i e n ta n du s e f u lt r e a t m e n tp r o c e s sn a m e dm b rt h a tc o n s i s to fm i c r o b i a ld e g r a d a t i o no f p o l l u t a n t s a n dm e m b r a n e s e p a r a t i o nt e c h n o l o g y i s a t t r a c t i n g a r e n t i o n o f w a t e rt r e a t m e n t r e s e a r c h e r si nt h ew o r l d t h ea d v a n t a g e so fm b ra r eh i g hq u a l i t yw a t e r ，s i m p l ef l o w ，l o w e r e x c e s ss l u d g ep r o d u c t i o n ，f e w e ra r e ao c c u p i e da n ds oo n h o w e v e r ，t h e i rw i d e s p r e a da p p l i c a t i o n s a r eh i n d e r e db yt h e i re l e v a t e de n e r g yc o n s u m p t i o na n dt h e h i g hc o s t so fi n v e s t m e n tf o r t h e m e m b r a n em o d u l e s i nt h i ss t u d y ，w ei n v e s t i g a t e dam o d i f i e da ni m p r o v e dm b r s y s t e mt h a t u t i l i z e dac o s te f f e c t i v ew o v e nf a b r i ci n s t e a do fn o n w o v e na st h ef i l t e rm a t e r i a l i nm b rm o d u l e s f o rs o l v i n gt h i sp r o b l e m t h ef a b r i cb i o r e a c t o r b e s i d e ss i m p l ef l o w ，f e w e ra r e ao c c u p i e de ta la s m b rn w f b ra l s oh a st h ea d v a n t a g e so fl o wc o s t ，l o we n e r g yc o n s u m i n ga n dh i g hi n t e n s i t y t h en e w s t y l ep r o c e s si sap r o m i s i n gt e c h n o l o g yf o rs m a l l s c a l ew a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，a n dh a s g r e a ts i g n i f i c a n c et os t u d y i nt h i ss t u d y ，t h ep e r f o r m a n c eo fs y n t h e t i cd o m e s t i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n tw a se v a l u a t e di n t h en w f b rw i t hd i f f e r e n tp o r ed i a m e t e rn y l o nw o v e na sf i l t r a t i o nm a t e r i a la ts a m eo p e r a t i n g c o n d i t i o n s ，i no r d e rt oc h o o s ew h i c hf i l t r a t i o nm a t e r i a li st h eb e s to n e t h i ss t u d yi n v e s t i g a t e dt h e t r e a t m e n tp e r f o r m a n c eo fs i m u l a t e dd o m e s t i cw a s t e w a t e rw i t ht h en w f b r ，a l m o s ta l le f f l u e n t w a t e rq u a l i t yc a nm e e to u rh o p e i no r d e rt oo p t i m i z et h ep r o c e s sp a r a m e t e r so fn w f b r ，f o ri t s w i d ea p p l i c a t i o no ff b ri nw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，t h ef a c t o rt h a ta f f e c t st h ee f f l u e n te f f i c i e n c ya n d t h ef a c t o rt h a ta f f e c t st h es t a b l eo p e r a t i o no fn w f b rw e r ea n a l y z e di nt h i sp a p e r t h i ss t u d ya l s o d i s c u s s e dt h ef o u l i n go ft h en y l o nw o v e nf a b r i c t h em a i nr e s u l t sa r es h o w na sf o l l o w s ： ( 1 ) t h er e s u l t ss h o wt h a tn w t b rw i t hd i f f e r e n tm e s hn u m b e rn y l o nw o v e no f5 0 0 m u 、 8 0 0 m ua n d10 0 0 m uh a sg o o dr e m o v a le f f i c i e n c yf o r c o n t a m i n a t i o n s y s t e mc o dr e m o v a l e f f i c i e n c i e sa r ea l lo v e r9 0 ，a n dt h ea v e r a g er e m o v a le f f i c i e n c i e sa r e9 2 2 、9 3 5 a n d9 3 2 t v r e s p e c t i v e l y t h ea v e r a g er e m o v a le f f i c i e n c i e so fn h 3 n a r e9 2 9 、9 3 6 a n d9 3 9 。e s p e c t i v e l y n w f b rh a sh i g hr e m o v a le f f i c i e n c yf o rs sa n dt u r b i d i t y ，t h er e s i d u a l t u b i d i t yi s l o w e rt b a n3n t u t h es e w a g ef l u x so ft h et h r e en y l o nw o v e n f a b r i c sa r es i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a n t h ef l u x so ft h ec o n v e n t i o n a lm e m b r a n ea n dt h ef l u xo ft h e8 0 0 m un y l o nw o v e nf a b r i c i st h e h i g h e s t c o n s o l i d a t e dc o m p a r et h er e m o v a le f f i c i e n c i e sa n dt h ef l u xo ft h et h r e en y l o nw o v e n f a b r i c s ，t h es t u d yu s e dt h e8 0 0 m un y l o nw o v e nf a b r i cf o ro p t i m a lf i l t e r i n gm a t e r l a 1 ( 2 ) t h en w f b rw i t h8 0 0 m un y l o nw o v e ne l i m i n a t e ds u c t i o np u m p i n gi n t h em e m b r a n e f i l t r a t i o no ft h ee f f l u e n to v e rt h ee n t i r e o p e r a t i o n a lp e r i o do f4 5 d t h er e s u l t ss h o wt h a tn w f b r w i t ht h em e s hn u m b e rn y l o nw o v e no f8 0 0 m uh a sg o o dr e m o v a le f f i c i e n c yf o rc o n t a m i n a t i o n s y s t e mc o dr e m o v a le f f i c i e n c yi s9 3 8 ，t h ea v e r a g er e m o v a le f f i c i e n c yo f n h 3 ni s9 6 6 。t h e a v e r a g et u r b i d i t yo fe f f l u e n ti s1 5 n t u ( 3 ) n w f b rh a sh i g hr e s i s t a n c et os l u d g eb u l k i n g i nt h en w f b r ，s i n c e n y l o nw o v e nf a b r i c a st h es o l i d - l i q u i ds e p a r a t o rc o u l df i l t r a t et h el e v e lo fs u s p e n d e ds o l i d si nt h es l u d g es u p e m a t a n t ， t h ee f f l u e n c ew h e ns l u d g ef i l a m e n t o u sb u l k e dw a sb e r e rt h a nb e f o r e ( 4 ) t h eo p t i m u mo p e r a t i n gc o n d i t i o no fn w f b rw i t h8 0 0 m un y l o nw o v e ni s t h a t ：t h e o p t i m u mh r ti s2 5 h ，t h eo p t i m u mm l s si sa b o u t5 9 l ，t h eo p t i m u mb o d l o a d i n gr a t ei sf r o m 0 0 8t o0 12k g b o d 5 ( m 3 d ) ( 5 ) t h et o t a lf i l t e rr e s i s t a n c eo fn w f b ri sl o w e r2o r d e r so fm a g n i t u d et h a nt h ec o n v e n t i o n a l m e m b r a j l ef i l t r a t i o nr e s i s t a n c e t h ei n h e r e n tr e s i s t a n c eo fn w f b r i sl o w e r3o r d e r so fm a g n i t u d e t h a nt h ec o n v e n t i o n a lm e m b r a n ef i l t r a t i o nr e s i s t a n c e t h ef i l t e rc a k ea c c o u n t sf o r9 9 o f t h et o t a l r e s i s t a n c e ( 6 ) u s i n gt h es e m 、e d s 、i rt od e t e c tt h em a t t e r st h a tc a u s et h e n y l o nw o v e nf a b r i c f o u l i n g t h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo r g a n i cm a t t e rc a u s e st h e p o l l u t i o nm a i n l va n dt h em a i n p e r f o r m a n c ei st h es o l u b l em i c r o o r g a n i s mp r o d u c t ( s o l u b l em i c r o b i a lp r o d u c t s , s m p ) ( 7 ) a n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no ff o u rc l e a n i n gm e t h o d s ，u l t r a s o n i cc l e a n i n gi st h eb e s t x i n gl i n 百u n ( e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yl i uz h e n h o n g k e yw o r d s ：n y l o nw o v e nf a b r i c ；m b r ；h i g hf l u x ；m e m b r a n ef o u l i n g v 东华大学硕士学位论文 尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 目录 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 膜生物反应器简介1 1 2 1 膜生物反应器概述1 1 2 2 膜生物反应器的研究与应用1 1 2 3 膜生物反应器的分类3 1 2 4 膜生物反应器的特点3 1 3 布生物反应器简介4 1 3 1 无纺布膜组件的研究现状4 1 3 2 纺织布膜组件的研究现状6 1 4 膜污染6 1 4 1 膜污染概述6 1 4 2 膜污染机制7 1 4 3 膜污染的影响因素7 1 4 4 膜污染的控制方法8 1 4 5 膜污染的清洗8 1 5 课题的研究意义和内容9 1 5 1 研究意义9 1 5 2 研究内容9 1 5 3 技术路线1o 第二章尼龙纺织布的性能表征1 2 2 1 引言1 2 2 2 试验装置和仪器1 2 2 2 1 试验装置1 2 v i 东华大学硕士学位论文尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 2 2 2 试验仪器13 2 3 尼龙纺织布的制备1 4 2 4 尼龙纺织布的性能表征1 4 2 4 1 尼龙纺织布孔径的测定1 4 2 4 2 尼龙纺织布结构的测定1 4 2 4 3 尼龙纺织布接触角的测定1 4 2 4 4 尼龙纺织布通量的测定1 5 2 5 试验结果与分析1 5 2 5 1 尼龙纺织布的孔径及表面形态15 2 5 2 尼龙纺织布的接触角1 6 2 5 3 尼龙纺织布的清水通量17 2 6 本章小结1 7 第三章三种孔径尼龙纺织布生物反应器处理效果对比试验1 9 3 1 引言1 9 3 2 试验装置与方法1 9 3 2 1 试验装置1 9 3 2 2 试验药剂与仪器1 9 3 2 3 检测项目与检测方法2 0 3 2 4 试验用水2 1 3 2 5 污泥接种2 1 3 2 6 运行参数2 2 3 3 结果与讨论2 2 3 3 1c o d 的去除效果分析2 2 3 3 2 氨氮的去除效果分析2 4 3 3 3 浊度和s s 的去除效果分析2 5 3 3 4 运行期间过滤组件通量情况与分析2 6 3 4 本章小结2 8 第四章8 0 0 目尼龙纺织布生物反应器长期运行效能研究3 0 4 1 引言3 0 东华大学硕士学位论文 尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 4 2 试验装置与方法3 0 4 2 1 试验装置3 0 4 2 2 试验药剂与仪器3 0 4 2 3 检测项目与检测方法3 0 4 2 4 试验用水3 0 4 2 5 污泥接种3 1 4 2 6 运行参数3 l 4 38 0 0 目尼龙纺织布生物反应器长期运行处理效果31 4 3 1c o d 的去除效果分析3 1 4 3 2 氨氮的去除效果分析3 3 4 3 3 浊度和s s 的去除效果分析3 4 4 4n w f b r 去除效果影响因素分析3 6 4 4 1 污泥浓度3 6 4 4 2 水力停留时间3 8 4 4 3 污泥负荷4 1 4 5 本章小结4 3 第五章尼龙纺织布生物反应器的污染研究4 5 5 1 引言4 5 5 2 试验装置与方法4 5 5 2 1 试验装置4 5 5 2 2 试验仪器4 5 5 3 尼龙纺织布阻力分析4 6 5 3 1 尼龙纺织布阻力测定与分析方法4 6 5 3 2 尼龙纺织布总阻力的变化4 7 5 3 3 尼龙纺织布短期运行阻力分析4 8 5 3 4 尼龙纺织布长期运行阻力分析4 9 5 4 仪器分析5 0 5 4 1 扫描电镜分析5 0 5 4 2e d s 能谱分析5 3 东华大学硕士学位论文 尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 5 4 3 红外光谱分析5 4 5 5 尼龙纺织布清洗与恢复5 5 5 5 1 水力清洗5 5 5 5 2 机械清洗5 6 5 5 3 超声波清洗5 7 5 5 4 化学清洗5 8 5 6 本章小结5 9 第六章结论与展望6 l 6 1 结论6 1 6 2 展望6 2 参考文献6 3 攻读硕士学位期间的研究成果6 6 致谢6 7 i x 东华大学硕士学位论文尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 1 1 引言 第一章绪论 近年来，随着社会经济的快速发展和人们环保意识的增强，人们对水环境的 要求越来越高，传统的生物处理存在出水水质不稳定、水质难以达标、管理操作 复杂等问题。另一方面，社会经济发展所带来的水资源短缺也迫切要求开发出合 适的污水资源化技术，以缓解水资源的供需矛盾。针对以上问题，各种新型、改 良型的高效废水生物处理技术应运而生，而其中受到国内外广泛关注的是膜生物 反应器工艺的出现。 1 2 膜生物反应器简介 1 2 1 膜生物反应器概述 膜生物反应器( m e m b r a n eb i o r e a c t o r ，m b r ) 是一种由膜过滤取代传统生化处 理技术中二次沉淀池和砂滤池的水处理技术【l 】。作为新型高效的水处理技术，它 首先利用生化技术降解水中的有机物，驯养优势菌类、阻隔细菌，然后利用膜技 术过滤悬浮物和水溶性大分子物质，降低水的浊度，达到排放标准。膜生物反应 器技术可广泛用于污水处理和中水回用等领域【2 1 。该技术被有关专家誉为“污水 资源化的一项革命性技术”，被我国列为“2 1 世纪议程实施能力及可持续发展实 用新技术”。 1 2 2 膜生物反应器的研究与应用 1 2 2 1 膜生物反应器在国际上的研究与应用 膜生物反应器技术始于2 0 世纪6 0 年代的美国。其研究与应用可分为三个阶 段：第一阶段( 1 9 6 6 年1 9 8 0 年) ：1 9 6 6 年，美国的d o r ro l i v e r 公司首先将膜 生物反应器用于废水处理的研究；1 9 6 8 年，s m i t h 等将好氧活性污泥法与超滤膜 相结合的膜生物反应器用于处理城市污水；1 9 6 9 年，b u d d 等的分离式膜生物反 应器技术获得了美国专利。2 0 世纪7 0 年代初期，好氧分离式膜生物反应器处理 城市污水的试验规模进一步扩大，与此同时，厌氧膜生物反应器研究也相继进行， 东华大学硕士学位论文尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 实验室规模的研究与中试规模的研究都取得了较理想的结果。这一时期膜生物反 应器的应用由于受当时膜生产技术的限制，长时间停留在实验室研究阶段，直到 2 0 世纪7 0 年代后期，大规模好氧膜生物反应器才开始在北美应用。第二阶段 ( 1 9 8 0 年1 9 9 5 年) ：2 0 世纪7 0 年代末，日本由于国土面积小，地面水体因径 流距离较短而导致其自净能力差、易受污染。因膜生物反应器具有占地面积小和 出水水质优良的特点，使其在日本的应用有了很快的进展。从1 9 8 3 年到1 9 8 7 年，日本有1 3 家公司使用好氧膜生物反应器处理大楼污水，经处理后的水做中 水回用，处理规模达5 0 m 3 d 2 5 0m 3 d 。日本1 9 8 5 年开始全面实施“水综合再 生利用系统9 0 年代计划”，把膜技术运用在水处理及回用上，更进一步推动了 膜生物反应器在污水处理上的发展。第三阶段( 1 9 9 5 年) ：进入2 0 世纪9 0 年 代中后期，膜生物反应器技术得到了迅速的发展，许多欧洲国家越来越多地将膜 生物反应器用于生活污水和工业废水的处理，另外，关于膜污染、微生物特性、 降低能耗等方面的研究也不断深入。 目前主要有四家公司经营膜生物反应器，它们是加拿大z e n o n 公司，日本 m i t s u b i s h ir a y o n 公司，法国s u e l d e i d i 公司以及日本k u b o t a 公司。大部分应 用于城市污水处理的膜生物反应器处理能力范围都不大于3 7 8 5m 3 d ，但处理能 力高( 3 7 8 5i t l 3 d 1 8 9 2 5m 3 d ) 的膜生物反应器的数量在逐步增加【3 】【1 0 】。 在膜生物反应器的实际应用中，9 8 以上是好氧膜生物反应器，其中5 5 以 上是一体式膜生物反应器。好氧膜生物反应器主要针对生活污水及城市废水的处 理，厌氧膜生物反应器主要针对高浓度有机废水的处理u l j 【1 4 j 。 1 2 2 2 膜生物反应器在国内的研究与应用 我国对膜生物反应器工艺的研究起步较晚，但发展十分迅速。1 9 9 1 年，岑 运华介绍了膜生物反应器在日本的研究现状，拉开了膜生物反应器在我国开展研 究和应用的帷幕 1 1 。天津大学是国内较早对膜生物反应器进行研究的单位，其在 1 9 9 2 年开展了用中空纤维膜进行泥水分离技术的研究，取得了较满意的结果。 1 9 9 3 年我国多位学者证明膜生物反应器处理生活污水并回用在技术和经济上都 是可行的。1 9 9 7 年中国科学院生态环境科学研究中心开始对穿流式膜生物反应 器进行研究，同时，清华大学、天津大学、同济大学等高校对分离式和一体式膜 生物反应器进行了大量研究。接着，膜生物反应器的研究对象从生活污水扩展到 高浓度有机废水、印染废水、食品废水、港口污水和啤酒废水等；生物反应器从 活性污泥法扩展到生物膜法、接触氧化法等；生物处理流程从好氧发展到厌氧， 并且对系统的稳定运行、操作条件的优化进行了大量的研究u5 j 【一j 。2 0 0 2 年，膜 生物反应器的研发被列为“8 6 3 ”重大科技项目，推进了其在污水处理及回用中的 应用。但目前的研究大都处于实验室研究阶段，工程应用仍然较少【l 卟i l 圳。 膜生物反应器未来的研究重点如下：( 1 ) 膜污染的机理及防治。( 2 ) 膜生物反 东华大学硕士学位论文尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 应器内微生物的代谢特性以及其对出水水质、污泥活性等的影响。( 3 ) 膜生物反 应器工艺经济性的研究。( 4 ) 膜生物反应器运行条件的优化【2 0 】 【2 5 1 。 1 2 3 膜生物反应器的分类 膜生物反应器的主要构成部分是生物反应器及膜组件。根据膜组件及其两者 的结合方式有以下几种分类方式。 ( 1 ) 按生物反应器需氧性分为好氧型膜生物反应器和厌氧型膜生物反应器， 前者主要用于处理城市废水和生活污水，后者主要用于处理高浓度有机废水。 ( 2 ) 按生物反应器中膜系统的组成分为微滤膜生物反应器、超滤膜生物反 应器、纳滤膜生物反应器、渗透汽化膜生物反应器等。 ( 3 ) 根据膜组件在反应器中的作用，膜生物反应器分为膜分离生物反应器、 膜曝气生物反应器和萃取膜生物反应器等。膜分离生物反应器主要用于固体的分 离与截留，膜曝气生物反应器主要用于高需氧量的废水处理，萃取膜生物反应器 主要用于工业废水中优先污染物的萃取。在污水处理中，膜分离生物反应器应用 最为广泛【2 6 1 。 ( 4 ) 按膜组件类型可分为板框式、圆管式、螺旋卷式、毛细管式和中空纤 维式等5 种类型【27 1 。 ( 5 ) 按膜组件与生物反应器的组合方式划分，可分为分置式膜生物反应器 和浸没式膜生物反应器。分置式是研究最早的类型，膜组件与生物反应器分离安 装，置于生物反应器外，它具有运行可靠，膜易于清洗、更换、增设，膜通量大， 易于操作管理等特点。但因需要循环泵提供较高的膜面流速，所以动力消耗较高， 并且泵的高速旋转产生的剪切力会使部分微生物菌体失活。浸没式比较简单，是 将膜组件直接浸没在生物反应器中，由于其运行和操作过程是在比较低的跨膜压 差下，通过泵的抽吸作用进行分离过滤，所以能耗相对较低，并且占地紧凑，但 是膜通量较低，膜易受污染且不易清洗和更换膜组件【3 1 。 1 2 4 膜生物反应器的特点 1 2 4 1 膜生物反应器的优点 与传统活性污泥处理工艺相比较，膜生物反应器具有以下几个特征： ( 1 ) 能高效地进行固液分离 其分离效果比传统的沉淀池要好，通过膜分离装置所获得的水质较好。 ( 2 ) 能使生物反应器内保持高的微生物浓度 膜分离装置能阻止高分子量的有机物和悬浮物流失，使参与反应的微生物完 全停留在生物反应器内，这对于截留世代期较长的微生物尤其有利，如硝化细菌 东华大学硕士学位论文 尼龙纺织布生物反应器关键技术的研究 可以在反应器中充分繁殖，从而有利于系统的硝化效率。 ( 3 ) 抗冲击负荷能力强，出水水质稳定，受污泥膨胀影响甚微。 ( 4 ) 工艺流程相对简单，无需二沉池，设备紧凑，占地面积d , t 2 8 1 。 ( 5 ) 剩余污泥产量小，大大减少了污泥处理费用。 ( 6 ) 易于实现自动化，操作管理方便【2 9 1 。 1 2 4 2 膜生物反应器存在的问题 膜生物反应器虽然有许多传统工艺无法比拟的优点，但是其在实际应用中也 存在一些不足之处，主要包括几个方面： ( 1 ) 膜组件多采