1、第一章 綜述 1.1 引言 水資源短缺是21世紀人類面臨的最為嚴重的資源問題。目前全世界只有14人群飲用到合乎標準的清水，13的人口得不到安全用水，而且缺水的形勢日趨嚴峻。我國人口占世界的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，我國每年因缺水造成的糧食減產(chǎn)達50多億公斤，因缺水造成的經(jīng)濟損失達1200億元，水資源的短缺嚴重地制約著經(jīng)濟的發(fā)展速度。因此，解決水資源不足，開辟第二水資源污水回用，是21世紀解決水資源危機的最有效途徑。 膜生物反應(yīng)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,膜生物反應(yīng)器具有如下優(yōu)點:固液分離效率高,設(shè)

2、備簡單,易實現(xiàn)自動化控制,不需二沉池,耐沖擊負荷好,污泥產(chǎn)量少,出水水質(zhì)好等。目前各種活性污泥法都不可避免要排剩余污泥，并且污泥的處理技術(shù)和費用歷來是污水處理廠的難題。膜生物反應(yīng)器技術(shù)就是對活性污泥法進行改進而得到的一種膜分離與生物處理相結(jié)合的方法。 1.2 膜生物反應(yīng)器（MBR） 1.2.1 膜SBR生物反應(yīng)器發(fā)展狀況 20世紀60年代美國Smith等學(xué)者利用膜將活性污泥從出水中截留回生物反應(yīng)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)點的MBR工藝。20世紀70年代初，密歇根州Ann Arbor的Thetford Systems公司開發(fā)了一種簡單的膜生物反

3、應(yīng)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，MBR首先出現(xiàn)在日本。 1.2.2 膜SBR生物反應(yīng)器工作原理 膜生物反應(yīng)器(MBR)是以酶,微生物或動、植物細胞為催化劑,進行化學(xué)反應(yīng)或生物轉(zhuǎn)化,同時憑借微濾分離膜不斷的分離出反應(yīng)產(chǎn)物并截留催化劑而進行連續(xù)反應(yīng)的裝置。 本文采用膜生物反應(yīng)器處理生活污水，利用膜組件進行固液分離，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。 1.2.3 MBR活性污泥法工藝特點 分離效率高； 活性污泥濃度高。 1.2.4 膜SBR生物反應(yīng)器的循環(huán)過程 膜SB

4、R工藝運行過程包括進水、攪拌、曝氣、停曝攪拌以及曝氣和排水5個階段并組成其運行的一個周期 進水工序 攪拌工序 曝氣工序 停曝攪拌工序 曝氣和排水工序 1.2.5 對膜生物反應(yīng)器處理污水的展望 膜生物反應(yīng)器在處理廢水中具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，特別在污水需回用和占地有限制的場合下更是一項極具潛力的技術(shù)，其能不能推廣應(yīng)用關(guān)鍵在解決膜污染和經(jīng)濟上是否可行的問題.所以為了改善膜污染，減少運行成本，MBR工藝的研究可從以下幾個方面努力： 研究低成本、高性能的超濾膜。 采用浸沒式膜生物反應(yīng)器。 研究具有一定結(jié)構(gòu)的曝氣池池型。 1.3 本論文的目的與任務(wù) 本論文主要是污泥馴化，在膜生物反應(yīng)器運行的過程當中，通過對

5、原水、上清液、膜出水水質(zhì)，尤其是膜出水水質(zhì)的各種指標的確定來判斷膜生物反應(yīng)器的污水進化作用以及出水效果。 同時還要分析各種條件的改變對出水水質(zhì)的影響，本實驗過程中著重研究的是曝氣量的改變對出水水質(zhì)的影響。的二章 實驗部分 2.1 實驗儀器與試劑（見論文） 2.2 實驗方法 2.2.1 污泥馴化 一個生化系統(tǒng)的運行,必須要有活性污泥及與之相適應(yīng)的生物相。所以,污水處理前,要進行活性污泥的培養(yǎng)和馴化。活性污泥的馴化是通過逐漸改變細菌的生存環(huán)境，誘發(fā)微生物細胞內(nèi)產(chǎn)生酶，是給微生物定向的過程，接種污泥在正式運行前都必須經(jīng)過馴化，常用的馴化方法有： 1、利用實驗室分離出來的細菌進行培菌與馴化； 2、利用

6、配制的混合液培菌與馴化； 3、利用現(xiàn)成的活性污泥進行培菌與馴化 本實驗接種污泥為北京市北小河污水處理廠二沉池回流污泥，屬于利用現(xiàn)成的活性污泥進行馴化，是一種既經(jīng)濟又容易做到的事情，特別是利用廢水處理廠回流活性污泥進行馴化更好，這種污泥含微生物多，活性好，濃度又高。 2.2.2 膜生物反應(yīng)器處理生活污水 2.2.2.1 實驗裝置 反應(yīng)器長寬高65cm30cm90cm,有效容積為176L,內(nèi)部被隔板分成容積相等的兩部分。兩容器中裝有中空纖維膜。 采用天津膜天膜技術(shù)發(fā)展公司生產(chǎn)的聚偏氟乙烯膜,膜孔徑0.2,中空纖維外徑0.8,內(nèi)徑0.5,膜面積0.6平方米。2.2.2.2 原水（進水）水質(zhì)2.2.2

7、.3 膜生物反應(yīng)器工藝流程圖1壓差計 2恒流泵 3、5電磁閥 4反應(yīng)器 6鼓風(fēng)機 本實驗裝置反應(yīng)器里裝有活性污泥混合液，反應(yīng)器運行時往反應(yīng)器內(nèi)直接加入生活污水，通過鼓風(fēng)機曝氣，從反應(yīng)器底部兩側(cè)出水通過恒流泵得到出水。 2.2.2.4 反應(yīng)器運行的工作方式及說明 為了說明膜的效用以及曝氣量對出水水質(zhì)的影響，本實驗分為兩個運行周期。第一個運行周期為15天，1號和2號反應(yīng)器的氣水比分別為35:1和50:1；第二個運行周期為6天，1號和2號反應(yīng)器的氣水比分別為40:1和50:1。通過曝氣量的改變觀察出水水質(zhì)的規(guī)律，從而選擇最佳曝氣量。 為了提高去除效率，本實選擇的工作方式為： 缺氧攪拌曝氣缺氧攪拌靜沉

8、膜抽吸 第一個反應(yīng)運行周期（15天）： 膜抽吸方式:抽吸15min/停抽5min 1號：缺氧攪拌0.5h+曝氣4h(2L/min)+缺氧攪拌2.0h+靜沉 0.5h +膜抽吸2h（氣水比35：1） 2號：缺氧攪拌0.5h+曝氣4h(3L/min)+缺氧攪拌2.0h+靜沉 0.5h +膜抽吸2h（氣水比50：1） 氣水比即曝氣量與排水量之比。 第二個反應(yīng)運行周期（6天）： 膜抽吸方式:抽吸15min/停抽5min 1號：缺氧攪拌0.5h+曝氣3.5h(2.6L/min) +缺氧攪拌2.0h +靜沉0.25h +膜抽吸2h（氣水比40：1）； 2號：缺氧攪拌0.5h+曝氣3.5h(3.43.5L/

9、min) +缺氧攪拌2.0h +靜沉0.25h +膜抽吸2h（氣水比2.3 實驗水質(zhì)指標測定方法 2.3.1 化學(xué)需氧量（COD）的測定重鉻 酸鉀法和COD快速測定儀法； 2.3.2氨氮的測定酸式滴定法； 2.3.3 濁度的測定濁度儀測定法； 2.3.4 色度的測定稀釋倍數(shù)法； 2.3.5 pH值的測定pH試紙法。第三章 實驗結(jié)果與討論 3.1 污泥馴化 從上圖能看出通過一段時間的污泥馴化，COD和氨氮去除率越來越好，而且在馴化終了時，氨氮和COD的去除率基本穩(wěn)定，標志著污泥馴化的完成。 在污泥馴化階段后期污泥沉降比SV在2025之間，4月20號將污泥混合液放入膜生物反應(yīng)器內(nèi)，此時上清液的CO

10、D為10.2mg/L，去除率為96.7%;氨氮為0.18mg/L,去除率為99.7%。3.2 影響膜出水水質(zhì)的因素3.2.1 膜對污水處理的作用 從上圖可以看出，無論是1號反應(yīng)器還是2號反應(yīng)器膜出水的COD去除率明顯比上清液好，通過對膜生物反應(yīng)器出水水質(zhì)與曝氣池上清液水質(zhì)的同步監(jiān)測，可反應(yīng)膜對大分子有機物質(zhì)的攔截作用和對COD去除的貢獻。 從上圖可以看出，膜對氨氮的去除率不是很明顯，膜出水的濁度和色度略微好于上清液，因此，膜的攔截作用主要體現(xiàn)在對COD的去除上。3.2.2 曝氣量對膜出水水質(zhì)的影響 本節(jié)主要討論不同的曝氣量對膜出水水質(zhì)的影響，通過實驗數(shù)據(jù)和處理效果，確定膜出水水質(zhì)最佳曝氣量。

11、膜生物反應(yīng)器中曝氣量不能過大也不能過小，曝氣量過小，出水效果不好，反之，能耗相對較大。因此應(yīng)該選擇最佳曝氣量。由于一般的氣水比時在30：150：1，本實驗選擇氣水比為35：1，40：1和50：1的實驗條件做比較，最終確定最佳氣水比。 前十五天反應(yīng)器的運行1號和2號反應(yīng)器氣水比分別為35:1和50:1 從上圖可以看出，無論時COD的去除還是氨氮的去除，2號反應(yīng)器（氣水比為50:1）的處理效果明顯優(yōu)于1號反應(yīng)器（氣水比為35:1）。因此，在這兩種情況下，我們應(yīng)該選擇氣水比為50:1。接下來一個周期（六天）的實驗情況，1號、2號反應(yīng)器氣水比分別是40:1和50:1。這個周期的實驗?zāi)康氖菫榱吮容^這兩種

12、氣水比下的污水處理效果。1號反應(yīng)器氣水比40：1；2號反應(yīng)器氣水比50：1。 后六天1號、2號反應(yīng)器的氣水比分別為40:1和50:1，由上圖可以看出在這兩種氣水比下，COD的去除率相差不大，差值范圍在1以內(nèi)；氨氮的去除率基本相同；膜出水的濁度好一點，色度基本相同。 由此可以看出：在氣水比為40:1和50:1時膜出水水質(zhì)指標相差不大，出水效果基本相同。 綜上所述：氣水比為50:1的反應(yīng)器處理效果優(yōu)于氣水比為35:1的反應(yīng)器，而氣水比為50:1的反應(yīng)器和氣水比為40:1的反應(yīng)器處理效果幾本相同，所以我們選擇氣水比為40:1。 通過文獻查得景觀用水和生活雜用水的水質(zhì)指標與本實驗?zāi)ど锓磻?yīng)器膜出水水質(zhì)

13、指標對比如下表：第四章 結(jié)論 本文通過膜生物反應(yīng)器對生活污水的處理，對得出以下結(jié)論：1、 通過對接種污泥（北京市北小河污水處理廠二沉池回流污泥）的馴化，進入反應(yīng)器的污水上清液的COD為10.2mg/L，去除率達到96.7%;氨氮為0.18mg/L,去除率達到99.7%。2、 從上清液和膜出水的COD、氨氮的去除率可以看出，膜出水的COD、氨氮去除率明顯優(yōu)于上清液，體現(xiàn)了膜的攔截作用。3、 反應(yīng)器通過兩個周期的運行，分別比較了氣水比為35：1，40：1和50：1時的出水水質(zhì)，從數(shù)據(jù)分析可以確定最佳氣水比為40：1。說明曝氣量對出水水質(zhì)的影響，曝氣量不能過大也不能過小。4、 實驗?zāi)こ鏊瓹OD為25

14、mg/L35mg/L，氨氮基本接近于完全去除，濁度小于1，色度為15.6，pH值為6.58.0，符合景觀用水和生活雜用水水質(zhì)指標。 謝 謝！ 1.2.2 膜SBR生物反應(yīng)器工作原理 膜生物反應(yīng)器(MBR)是以酶,微生物或動、植物細胞為催化劑,進行化學(xué)反應(yīng)或生物轉(zhuǎn)化,同時憑借微濾分離膜不斷的分離出反應(yīng)產(chǎn)物并截留催化劑而進行連續(xù)反應(yīng)的裝置。 本文采用膜生物反應(yīng)器處理生活污水，利用膜組件進行固液分離，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。 1.2.3 MBR活性污泥法工藝特點 分離效率高； 活性污泥濃度高。 1

15、.3 本論文的目的與任務(wù) 本論文主要是污泥馴化，在膜生物反應(yīng)器運行的過程當中，通過對原水、上清液、膜出水水質(zhì)，尤其是膜出水水質(zhì)的各種指標的確定來判斷膜生物反應(yīng)器的污水進化作用以及出水效果。 同時還要分析各種條件的改變對出水水質(zhì)的影響，本實驗過程中著重研究的是曝氣量的改變對出水水質(zhì)的影響。2.2.2.2 原水（進水）水質(zhì) 第一個反應(yīng)運行周期（15天）： 膜抽吸方式:抽吸15min/停抽5min 1號：缺氧攪拌0.5h+曝氣4h(2L/min)+缺氧攪拌2.0h+靜沉 0.5h +膜抽吸2h（氣水比35：1） 2號：缺氧攪拌0.5h+曝氣4h(3L/min)+缺氧攪拌2.0h+靜沉 0.5h +膜抽吸2h（氣水比50：1） 氣水比