（环境工程专业论文）膜生物反应器去除废水中高浓度氨氮的研究.pdf

摘要 中文摘要 水体中的氨氮易导致湖泊出现富营养化现象，氮污染严重地影响着水体生 态系统和人类的健康。膜生物反应器( m b r ) 技术在污水处理领域，特别是污 水回用和高浓度氨氮废水处理方面在技术上和经济上具有巨大的潜力。本文主 要研究采用m b r 去除废水中高浓度氨氮的最佳工艺。 本文系统开展了应用生产规模m b r 、序批式好氧m b r ( s o m b r ) 、序批 式缺氧好氧m b r ( s a o m b r ) 、连续式缺氧，好氧m b r ( c a o m b r ) 、连续式 好氧缺氧，好氧m b r ( c o a o m b r ) 5 种工艺去除废水中高浓度氨氮的试验研 究。对每一种工艺的氨氮( n t t 4 + - n ) n 总氮( t n ) 的去除效果进行了分析，重点 分析影响硝化和反硝化作用的因素。 首先研究了生产规模m b r 中的溶解氧( d o ) 分布特征及其对出水水质的 影响，归纳出了d o 与温度和高径比之间的模型，并使用该模型对生产规模 m b r 中d o 过低的原因进行了说明。当有效水深为1 2 1 4 5i l l - 、当量直径为1 5 4 m 时，氧的刹用率较低，反应器内的大部分位置的d o 在0 。1 o 5m l 。采用 序批式m b r 处理高氨氮废水时硝化反应为零级反应，以n h 4 + n 表示的反应速 率常数为6 4 4 5m g ( l h ) ，是传统活性污泥法的1 3 7 倍：咀n 0 2 n 表示的反应 速率常数为2 1 0 6m g ( l h ) ，是浮动床生物膜硝化反应器的2 倍。详细研究了连 续式m b r 的硝化、反硝化能力以及影响因素，总结出了短程硝化，反硝化脱氮 的操作条件，开展了短程硝化和厌氧氨氧化组合工艺脱氮的可行性试验。对比 介绍了各种工艺中膜污染情况，分析了每种工艺造成膜污染的主要因素，提出 了减缓膜污染的措施。 通过各种工艺的比较，最后得出结论：当n f l 4 + - n 去除率为9 8 5 以上且 碳源充足时，采用c a o m b r 工艺对t n 的去除率受回流比影响较大，而采用 c o a o m b r 工艺去除废水中的高浓度氨氮能够获得很高的脱氮效率。 关键词：商浓度氨氮废水；膜生物反应器；硝化；反硝化；溶解氧分布特征 膜污染；数学模型 摘要 a b s t r a c t a m m o n i u mn i t r o g e n a s an u t r i e n tt o a q u a t i cp l a n t s c o n t r i b u t e st o e u t r o p h i c a t i o n w h i c hi sab i gt h r e a tt ot h ea q u a t i ce c o s y s t e ma n dh u m a nh e a l t h a m o n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g i e s ，m e m b r a n eb i o r e a c t o r ( m b r ) p r o c e s si s o fg r e a tp o t e n t i a lb o t ht e c h n i c a l l ya n de c o n o m i c a l l y , e s p e c i a l l yi nr e u s eo f d o m e s t i c m u n i c i p a lw a s t e w a t e ra n dt r e a t m e n to fh i g h s t r e n g t ha m m o n i u m w a s t e w a t e r t h eo b j e c t i v eo ft h i ss t u d yi st oc o m p a r et h ee f f e c t i v e n e s so fv a r i o u s m b rp r o c e s s e so nn i t r o g e nr e m o v a lf r o mh i g h s t r e n g t ha m m o n i u mw a s t e w a t e ri n o r d e rt od e t e r m i n et h eo p t i m a lo n e i nt h i ss t u d y , af u t l s c a l em b r ，s e q u e n c i n go x i em b r ( s o m b r ) ，as e q u e n c i n g a n o x i c o x i cm b r ( s a o m b r ) ，ac o n t i n u o u sa n o x i c o x i cm b r ( c a o m b r ) ，a n da c o n t i n u o u so x i c a n o x i c o x i cm b r ( c o a o m b r ) w e r es t u d i e d t h ee f f i c i e n c i e so f a m m o n i u mn i t r o g e n ( n t - h + - n ) a n dt o t a ln i t r o g e n ( an ) r e m o v a lo fa l lt h ep r o c e s s e s w e r ea n a l y z e d t he m p h a s i so ns t u d y i n gt h ef a c t o r si n f l u e n c i n gn i t r i f i c a t i o na n d d e n i t r i f i c a t i o n 。 f o rt h ef u l l - s c a l em b r ，d i s t r i b u t i o no fd i s s o l v e do x y g e n ( d o ) a n di t se f f e c t s o nt h ee f f l u e n tq u a l i t yw e r es t u d i e dam a t h e m a t i c a le q u a t i o nc o r r e l a t i n gw i t h t e m p e r a t u r ea n dr a t i oo f h e i ! g h tt od i a m e t e rw a sd e v e l o p e d t h em a t h e m a t i c a lm o d e l c a i lb eu s e dt oe x p l a i nt h ec a u s e so fl o wd o ( o 1t o0 5m g l ) o c c u r r i n gi nt h e r e a c t o rw i t ha ne f f e c t i v eh e i g h to fi 2 幻1 4 5ma n da ne q u i v a l e n td i a m e t e ro fi 5 4 m t h er e s u l t ss h o wt h a tn i t r i f i c a t i o ni nt h es o m b rp r o c e s si sz e r oo r d e rr e a c t i o n w i t hr e s p e c tt on h 4 + - na n dn i t r i t en i t r o g e n ( n 0 2 - n ) ，h a v i n gr a t ec o n s t a n t so f6 4 4 5 m g ( l 蛐a n d2 0 0 6m g ( l h ) ，r e s p e c t i v e l y t h er e a c t i o nr a t ec o n s t a n tf o rn h 4 + 一ni s 1 3 7t i m e sl a r g e rt h a n 血ec o n v e n t i o n a la c t i v e ds l u d g e a n dt h ec o n s t a n tf o rn 0 2 - n i s2 ，0t i m e sl a r g et h a nt h es u s p e n d e db i o f i l mb e dn i t r i f i c a t i o nr e a c t o r t h ep r o f o r m a n c eo ft h ec a o m b r p r o c e s sa n da f f e n t i n gf a c t o r si no p e r a t i o n w e r es t u d i e di nd e t a i l t h eo p e r a t i o n a lc o n d i t i o n so fs h o r t c u tn i t r i f i c a t i o na n d d e n i t r i f i c a t i o nw e r es u m m a r i z e d f e a s i b i l i t yo fu s i n gs i n g l er e a c t o rf o rh i g ha c t i v i t y a m m o n i u mr e m o v a lo v e rn i t r i t e ( s h a r o n ) c o m b i n e dw i t ha n a e r o b i ca m m o n i u m o x i d a t i o n ( a n a m m o x ) f o rn i t r o g e nr e m o v a lw a s t e s t e d t h em a i nf a c t o r sc a u s i n g 摘要 m e m b r a n ef o u l i n ga n dt h ep r e v e n t i o nm e a s u r e sw e r ea l s oi n t r o d u c e da tt h ee n do f p a p e r t h er e s e a r c hr e s u l t ss h o wt h a tc o a o m b r p r o c e s si sm o s te f f i c i e n ti nt e r mo f n i t r o g e nr e m o v a l a n dw h e nt h ea m m o n i u mn i t r o g e nr e m o v a le f f i c i e n c yo f9 8 5 a n ds u f f i c i e n tc a r b o ns o u r c ef o rd e n i t r i f i c a t i o ne x i s t s ，t h er e m o v a lo ft ni s o n l y l i m i t e db yr e f l u xr a t i oi nc a o m b r p r o c e s s k e y w o r d s ：h i g h s t r e n g t h a m m o n i u m w a s t e w a t e r ， m e m b r a n e b i o r e a c t o r , n i t r i f i c a t i o n ，d e n i t r i f i c a t i o n ，d i s t r i b u t i o no fd i s s o l v e do x y g e n ，m e m b r a n ef o u l i n g ， m a t h e m a t i c a lm o d e l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤注蠢鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：荦缘欢 签字日期：，祓年g 月f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丕注盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权盘洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：懈 导师签名：乃五军 签字日期：州年0 月t 日签字日期：p 一5 年8 月2 日 第一章绪论 第一章绪论 】。1 膜生物反应器在废水处理中的研究 1 1 1 膜生物反应器 1 1 ，1 1 工艺组成 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 ) 组合工艺一般由生物反应器 与膜分离组件构成。根据膜组件与生物反应器的组合方式，可分为分置式和一 体式两种。 分黄式m b r 的膜组件一般采用加压的方式，混合液经泵增压后进入膜组 件，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理出水；固形物、大分 子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。其特点是运行稳定可靠， 操作管理容易，易于膜的清洗、更换及增设。但是为减少污染物在膜表面的沉 积需要循环泵提供很高的水流流速，因此动力消耗较高。 一体式m b r 将膜组件置于反应器内，通过真空泵或其它类型泵抽吸，得 到过滤液。膜表面的错流由空气搅动产生，曝气器设置在膜的正下方，混合液 随气体向上流动，在膜表面产生剪切力以减少膜的污染。与分置式相比体式 的最大特点是运行动力费用低，系统构造简单，但在运行稳定性、操作管理、 清洗、更换方面不及分置式m b r 。 1 1 1 2 膜与膜组件的种类 按膜孑l 径的大小来分，膜种类有：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。 通常应用予m b r 废水处理工艺中的是微滤膜和超滤膜。反渗透膜由于需很高 的过滤压力，动力消耗高，一般仅用于处理出水需脱盐的情况【1 , 2 1 。 按材质来分膜种类有；有机膜( 如聚砜膜、聚丙烯腈膜等) 和无机膜( 如 陶瓷膜等) 。有机膜制造成本相对便宜，应用相对广泛，但在运行过程中易污染， 寿命短：无机膜可以弥补有机膜的不足，抗污染能力强，寿命长，能在恶劣的 环境下使用，但目前镱4 造成本较高，使其广泛应用受到了限制。 按膜组件形式分膜种类有：平板式、管式、中空纤维式、螺旋式、毛细管 式等。在分置式m b r 工艺中，平板式、管式等应用较多；在一体式m b r 工艺 中，多采用中空纤维式、平板式等。 根据生物反应器有无供氧又可分为好氧式m b r 和厌氧式m b r l 3 j 。 第一章绪论 1 i 1 3 m b r 组合工艺的特点 m b r 组合工艺主要有以下特点：( 1 ) 污染物去除效率高，处理出水水质良 好。不仅对悬浮固体( s s ) 、有机物去除效率高，而且可以去除细菌、病毒等， 出水可直接回用。( 2 ) 膜分离可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应 器水力停留时间( h r t ) 和污泥龄( s r t ) 的完全分离，使运行控制更加灵活、稳定。 ( 3 ) 生物反应器内的生物浓度高，装置处理容积负荷大，设备占地少。( 4 ) 有利 于增殖缓慢的微生物，如硝化细菌的截留和生长，系统硝化效率得以提高；同 时可提高难降解有机物的降解效率。( 5 ) 传质效率高，氧转移效率高达2 6 6 0 左右。( 6 ) 污泥产量低。( 7 ) 易于实现自动控制，操作管理方便。 但m b r 也存在不足之处，如膜的制造成本较高、能耗较高、运行过程中 膜易受到污染而导致产水量降低，使处理成本因膜清洗和膜组件的更换而增加 等。 。 1 1 1 2m b r 的研究进展 1 1 2 1 国外研究进展 1 9 6 6 年美国的d o r r - o l i v e r 公司首先将m b r 用于废水处理的研究，1 9 6 9 年 s m i t h 等将好氧活性污泥法与超滤膜相结合的m b r 用于处理城市污水，该工艺 具有减少活性污泥产量、保持较高活性污泥浓度( m l s s ) 、减少污水处理厂占 地等优点。7 0 年代末期，g r e t h l i e n 等进行了厌氧m b r 处理生活污水的研究【4 1 。 在这一时期，m b r 的研究重点是开发适合高浓度活性污泥的膜分离装置，但由 于受当时膜生产技术的限制，膜的使用寿命短，膜通量小，这项技术在相当长 的时间内停留在试验室研究阶段，未能投入实际应用。 7 0 年代以后，日本由于污水再生利用的需要，m b r 的研究工作有了较快 的进展。自1 9 8 3 年到1 9 8 7 年日本有1 3 家公司使用好氧m b r 处理大楼废水， 经处理后的水做中水回用，处理水量达5 0 2 5 0m 3 d 。日本1 9 8 5 年开始的“水 综合再利用系统9 0 年代计划”在污水处理对象与规模上大大推进了对m b r 的 研究f 5 1 。1 9 9 9 年日本在该项计划中对厌氧m b r 作了较系统的研究，研制了酒 精发酵废水、淀粉厂废水、造纸厂废水、蛋白工厂废水、城市污水等7 类废水 的m b r 处理系统。这一时期研究集中在m b r 的处理效果与运行稳定性方面。 许多研究都证实了m b r 能获得良好的出水水质。日本的三并石化公司用m b r 处理粪便废水，取得了前所未有的良好效果，而且m b r 运行状况稳定【j j 。 这一阶段，m b r 的形式主要是分离式，称为第一代m b r 工艺。 早期的分离式m b r 均采用错流式膜组件，即被过滤流体平行于过滤表面， 第一章绪论 与滤液交错流动，由此产生的剪切力或湍流流动以限制滤饼层的厚度。为了维 持稳定的透水率，膜面流速一般大于2m s ，这就需要较高的循环水量，造成较 高的单位产水能耗。 1 9 8 9 年日本学者y a m a m o t o 等首先开发了一体式m b r l 6 1 。由于不需循环泵、 抽吸泵的工作压力小，一体式m b r 的单位产水能耗小于2k w ，b y m 3 ，低于分离 式m b r 的能耗，并且具有体积小、结构紧凑、膜外皮层易于清洗等优点。但 一体式m b r 处理能力小、膜污染较重、透水率较低。 1 9 9 2 年k n o p s 利用i y d n e y 和c o l t o n 提出的浓差极化理论研究错流式膜组 件的透水率，研究发现膜纤维长度减少可以增加透水率，并提出穿流式膜组件 的构想，其特点是膜纤维不与循环水流方向平行，而是与循环水流方向垂直。 这种膜纤维的粘结方法使膜组件不需要较高的进液速度就可产生湍流效果，起 到冲刷膜纤维的作用。1 9 9 4 年c a n a l e s 等应用m b r 开展剩余污泥减量的研究1 7 j ， 1 9 9 5 年i l i a s 等应用m b r 去除废水中的有机物瞄j ，1 9 9 6 年k i s h i n o 将m b r 用 于生活污水回用，在1 3 仍然获得了9 5 的n h 4 + n 去除率1 9 1 。1 9 9 7 年t a t s u k i 研究了不同曝气方式对m b r 操作压力的影响【1 0 】。1 9 9 9 年，一种赣型的一体式 m b r 重力淹没式m b r 在日本试验成功，t a t s u k i 等人采用膜组件上部混合 液液位与出水液位的高度差所产生的水压将水压出膜组件，处理水能耗为2 4 k w h m 3 【l l l 。2 0 0 1 年c i c e k 等研究了不同的s r t 对m b r 硝化性能的影响【u 1 。 2 0 0 4 年y o o n 在研究m b r 污泥零排放时，对穿流式m b r 与错流式m b r 进行 了比较，发现穿流式的能耗为1 1 5k w h m 3 ，比错流式的能耗5 6k w b y m 3 小的 多 】3 】。 进入9 0 年代中后期，m b r 在国外已进入了实际应用阶段。加拿大的z e n o n 公司在m b r 的推广方面作了许多工作。它首先推出了超滤管式m b r ，并将其 应用于城市污水处理。为了节约能耗，它又开发了淹没式中空纤维膜丝的膜组 件，此膜组件可以直接放入曝气池，也可以单独设立分离池；采用正压压滤和 负压抽滤相结合的方式，并采用在线过滤液脉动反冲洗，以减少膜污染。目前 这种m b r 已应用于美国、德国、法国和埃及等十多个地方，规模从3 8 0m 3 d 至7 6 0 0m d 。 另一个在m b r 实际应用具有竞争力的公司是日本的k u b o t a 公司，它所生 产的板式膜具有流通量大、耐污染和工艺简单等特点。此板式膜直接放入混合 液中，利用混合液的水头压力作为驱动力，将处理水排出系统，系统出水稳定。 1 1 2 ，2 国内研究进展 m b r 在我国水处理方面的应用研究首先从分离式m b r 开始，1 9 9 1 年岑运 第一章绪论 华介绍了m b r 在日本的研究状况【5 】，1 9 9 3 年上海华东理工大学环境工程所进 行了m b r 处理人工合成污水和制药废水的可行性研究j ”】。 1 处理对象不断扩展 随着我国水污染和水短缺问题的加重，我国的m b r 研究正加快发展，1 9 9 7 年中国科学院生态环境研究中心开始了穿流式膜生物反应器的研究工作，清华 大学、同济大学、天津大学等高校开展了分离式m b r 和一体式m b r 的研究， m b r 的研究对象从生活污水扩展到印染废水【”l 、港v i 污水【1 8 、食品废水【1 9 1 、 啤酒废水【2 ”、屠宰废水【2 1 】等；生物反应器从活性污泥法扩展到接触氧化法，生 物处理流程从好氧发展到厌氧，并且对不同污水的处理效果、系统的稳定运行、 操作条件的优化进行了研究。目前，m b r 已有在办公大楼废水、生活污水回用 和医院废水处理的工程实例，但应用工程数量还较少。 2 膜过滤过程及其影响因素的研究深入具体 m b r 的研究并未只停留在废水处理工艺应用的可行性、处理效果、运行的 稳定性等方面，对影响膜过滤的因素，如：膜性质、膜分离的操作条件【2 2 4 4 l 和滤液性质 2 5 , 2 6 1 等研究也更加深入具体。何义亮等进行厌氧m b r 截留分子量 研究，提出了“并行运行的平板膜组件中，通量最大的膜优先衰减且衰减幅度 最大”的观点1 2 ”。王勇等结合动态运行试验，针对丝状菌对膜污染过程的影 响进行了跟踪观察和分析。结果显示，丝状菌以立体网状结构形式在膜表面污 染物形成及其结构中发挥重要作用，严重影响m b r 的处理能力及膜清洗效率。 、3 m b r 的理论研究进展 在m b r 的理论研究方面，盂耀斌对分离式m b r 的体积负荷进行推导表明： 浓缩区的存在是该工艺处理能力较大的原因，可通过增加浓缩区的体积和调整 循环流最来控制分离式m b r 的处理能力【2 9 1 。杨造燕从维持微生物基本生命活 动的物质转化概念和污泥产生的平衡出发，提出了确定维持微生物基本生命活 动的物质转化系数的方法，从理论和试验上证实了m b r 无剩余污泥排放的可 能性 3 刚。魏源送等通过长达3 4 5 天的中试规模试验，研究比较了蠕虫在m b r 和活性污泥法( c a s ) 的生长状况及其导致的污泥减量效果。仙女虫比红斑瓢体 虫能更大地减少污泥产量和更好地改善污泥沉降性能。蠕虫生长不影响m b r 的c o d 去除率和出水水质，但却显著影响c a s 的c o d 去除率和出水水质【3 ”。 1 2 高浓度氨氮废水脱氮研究 1 2 1 来源及危害 水体中的氨氮污染主要来自面源污染和点源污染两种途径。面源污染主要 是人和动物的排泄物及农用化肥的流失；点源污染主要来自化工、冶金、油漆 第一章绪论 华介绍了m b r 在日本的研究状况口l ，1 9 9 3 年上海华东理工大学环境工程所进 行了m b r 处理人工合成污水和制药废水的可行性研究 ”】。 1 处理对象不断扩展 随着我国水污染和水短缺问题的加重，我国的m b r 研究正加快发展，1 9 9 7 年中国科学院生态环境研究中心开始了穿流式膜生物反应器的研究工作，清华 大学、同济大学、天津大学等高校开展了分离式m b r 和一体式m b r 的研究， m b r 的研究对象从生活污水i 扩展到印染废水 1 ”、港口污水、食品废水 1 “、 啤酒废水 2 0 l 、屠宰废水口1 等；生物反应器从活性污泥法扩展到接触氧化法，生 物处理流程从好氧发展到厌氧，并且对不同污水的处理效果、系统的稳定运行、 操作条件的优化进行了研究。目前，m b r 已有在办公大楼废水、生活污水回用 和医院废水处理的工程实例，但应用工程数量还较少。 2 膜过滤过程及其影响因素的研究深入具体 m b r 的研究井未只停留在废水处理工艺应用的可行性、处理效果、运行的 稳定性等方面，对影响膜过滤的因素，如：膜性质、膜分离的操作条件【2 2 4 q 和滤液性质 2 5 , 2 6 等研究也更加深入具体。何义亮等进行厌氧m b r 截留分子量 研究，提出了“并行运行的平板膜组件中，通量晟大的膜优先衰减且衰减幅度 最大”的观点1 2 ”。王勇等 2 8 】结台动态运行试验，针对丝状苗对膜污染过程的影 响进行了跟踪观察和分析。结果显示，丝状菌以立体网状结构形式在膜表面污 染物形成及其结构中发挥重要作用，严重影响m b r 的处理能力及膜清洗效率。 ，3 m b r 的理论研究进展 在m b r 的理论研究方面，盂耀斌对分离式m b r 的体积负荷进行推导表明： 浓缩区的存在是该工艺处理能力较大的原因，可通过增加浓缩区的体积和调整 循环流量来控制分离式m b r 的处理能力口”。杨造燕从维持微生物基本生命活 动的物质转化概念和污泥产生的平衡出发，提出了确定维持微生物基本生命活 动的物质转化系数的方法，从理论和试验上证实了m b r 无剩余污泥排放的可 能性【3 0 i 。魏源送等通过长达3 4 5 天的中试规模试验，研究比较了蠕虫在m d r 和活性污泥法( c a s ) 的生长状况及其导致的污泥减量效果。仙女虫比红斑瓢体 虫能更大地减少污泥产量和更好地改善污泥沉降性能。蠕虫生长不影响m b r 的c o d 去除率和出水水质，但却显著影响c a s 的c o d 去除率和出水水质口”。 1 2 高浓度氢氮废水脱氮研究 1 2 1 来源及危害 水体中的氨氮污染主要来自面源污染和点源污染两种途径。面源污染主要 是人和动物的排泄物及农用化肥的流失；点源污染主要来自化工、冶金、油漆 是人和动物的排泄物及农用化肥的流失；点源污染主要来自化工、冶金、油漆 第一章绪论 华介绍了m b r 在日本的研究状况【5 】，1 9 9 3 年上海华东理工大学环境工程所进 行了m b r 处理人工合成污水和制药废水的可行性研究j ”】。 1 处理对象不断扩展 随着我国水污染和水短缺问题的加重，我国的m b r 研究正加快发展，1 9 9 7 年中国科学院生态环境研究中心开始了穿流式膜生物反应器的研究工作，清华 大学、同济大学、天津大学等高校开展了分离式m b r 和一体式m b r 的研究， m b r 的研究对象从生活污水扩展到印染废水【”l 、港v i 污水【1 8 、食品废水【1 9 1 、 啤酒废水【2 ”、屠宰废水【2 1 】等；生物反应器从活性污泥法扩展到接触氧化法，生 物处理流程从好氧发展到厌氧，并且对不同污水的处理效果、系统的稳定运行、 操作条件的优化进行了研究。目前，m b r 已有在办公大楼废水、生活污水回用 和医院废水处理的工程实例，但应用工程数量还较少。 2 膜过滤过程及其影响因素的研究深入具体 m b r 的研究并未只停留在废水处理工艺应用的可行性、处理效果、运行的 稳定性等方面，对影响膜过滤的因素，如：膜性质、膜分离的操作条件【2 2 4 4 l 和滤液性质 2 5 , 2 6 1 等研究也更加深入具体。何义亮等进行厌氧m b r 截留分子量 研究，提出了“并行运行的平板膜组件中，通量最大的膜优先衰减且衰减幅度 最大”的观点1 2 ”。王勇等结合动态运行试验，针对丝状菌对膜污染过程的影 响进行了跟踪观察和分析。结果显示，丝状菌以立体网状结构形式在膜表面污 染物形成及其结构中发挥重要作用，严重影响m b r 的处理能力及膜清洗效率。 、3 m b r 的理论研究进展 在m b r 的理论研究方面，盂耀斌对分离式m b r 的体积负荷进行推导表明： 浓缩区的存在是该工艺处理能力较大的原因，可通过增加浓缩区的体积和调整 循环流最来控制分离式m b r 的处理能力【2 9 1 。杨造燕从维持微生物基本生命活 动的物质转化概念和污泥产生的平衡出发，提出了确定维持微生物基本生命活 动的物质转化系数的方法，从理论和试验上证实了m b r 无剩余污泥排放的可 能性 3 刚。魏源送等通过长达3 4 5 天的中试规模试验，研究比较了蠕虫在m b r 和活性污泥法( c a s ) 的生长状况及其导致的污泥减量效果。仙女虫比红斑瓢体 虫能更大地减少污泥产量和更好地改善污泥沉降性能。蠕虫生长不影响m b r 的c o d 去除率和出水水质，但却显著影响c a s 的c o d 去除率和出水水质【3 ”。 1 2 高浓度氨氮废水脱氮研究 1 2 1 来源及危害 水体中的氨氮污染主要来自面源污染和点源污染两种途径。面源污染主要 是人和动物的排泄物及农用化肥的流失；点源污染主要来自化工、冶金、油漆 第一章绪论 颜料、照相、煤气、炼焦、鞣革、玻璃制造、肉类加工、饲料生产、畜牧业、 化肥和垃圾填埋等生产过程产生的工业废水。 根据n h 4 + - n 浓度的不同，废水可划分为3 类：高浓度( 5 0 0m g l ) 、中等 浓度( 5 0 - 5 0 0m l ) 、低浓度( o 。随着膜材质、处理水质及操作条件的不同，爿、b 取不同的值。 综上所述，很多研究者都在致力研究膜污染的数学模型，提出了各种形式 的模型对膜污染的程度做了一定的描述，其目的都是揭示膜污染的影响因素， 以获得解决问题的方法。虽然每一个模型都是在特定条件下获得的，难于具有 普适性，但是这些模型从不同的角度描述了膜污染和影响因素，我们把前人的 工作综合起来，就可能获得对膜污染及其控制方法的全面了解。他们的工作为 第一章绪论 这一领域的研究奠定了良好的基础，为人们进一步了解膜的污染，深入研究膜 的污染提供了依据。 1 4 3 膜污染控制 膜污染控制可以从膜本身的理化性质、混合液理化特性的改善、操作条件 的优化几个方面来考虑。以一体式中空纤维膜为例说明膜污染的控制方法。 1 4 3 1 膜的理化性质 1 ，膜材料 在选择膜材料时应从材料价格、使用寿命、抗污染性、产水量、耐热及化 学稳定性等方面进行技术经济性评价，通过对设备初期投资和运行费用的比较 来确定 1 3 5 1 。 2 膜孔径 当污染物粒径小于膜孔径时，污染物会吸附在膜孔内部，造成膜孔堵塞； 反之，污染物则会在膜表面形成污染层【”6 1 。但是，选用膜予l 径过大，污染物容 易在膜孔中聚集，通量下降快，膜的污染也快。 3 。膜面预处理 根据膜污染主要贡献物质的电荷选择带同种电荷的膜，利用同种电荷相斥 原理减缓滤饼层的形成，或者采用预膜技术，在新膜表面覆盖一层颗粒细小的 胶体物质( 如氢氧化铁) 而截留住小分子污染物，达到减缓膜污染的目的。 1 4 3 2 改善混合液的理化特性 1 改善m l s s 的可滤性 在混合液中加入p a c ，不仅可使混合液内的c o d 迅速降低，减轻膜的负 担；还有助于污泥絮体相互聚集而形成体积更大、强度更高、牯性更小的污泥 絮体，提高混合液的可滤性、改善泥水分离性能、减缓滤饼层的形成 2 l t 3 7 。 2 控制反应器中m l s s 浓度 较高的m l s s 可提高生物反应器的容积负荷，但混合液中的固体物质和溶 解性代谢产物( s m p ) 容易在膜表面沉积，导致过滤阻力增加和膜通透量降低。 张军等 1 3 8 】研究表明，复合型m b r 能维持较低的悬浮生物量浓度且保证