超聲波強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理低溫城市污水脫氮性能研究.pdf

1、由于低溫環(huán)境對微生物的影響，我國北方寒冷地區(qū)城市污水的生物處理一直面臨處理效果低、出水難以達(dá)標(biāo)的困擾。膜生物反應(yīng)器處理低溫城市污水具有潛在優(yōu)勢，該技術(shù)已經(jīng)在污水回用和難降解有機(jī)廢水處理領(lǐng)域嶄露頭角，并在世界范圍內(nèi)許多實(shí)際工程中得到了成功的應(yīng)用?？疾炷ど锓磻?yīng)器對低溫污水的處理效果和研究其強(qiáng)化措施具有重要的意義。
　　本實(shí)驗(yàn)采用一體式膜生物反應(yīng)器(SMBR)對低溫污水進(jìn)行處理，研究了該反應(yīng)器在低溫條件下，超聲波強(qiáng)化生物脫氮效果的最佳

2、作用參數(shù)及在該參數(shù)強(qiáng)化下長期穩(wěn)定運(yùn)行的強(qiáng)化效果。并探討了施加超聲波后對膜污染現(xiàn)象的影響，重點(diǎn)研究了超聲波強(qiáng)化的作用機(jī)理。
　　實(shí)驗(yàn)采用自行設(shè)計的SMBR，有效容積為28L，實(shí)驗(yàn)用水為人工配制，水溫控制為10±1℃，HRT為2.4h。啟動期不進(jìn)行超聲波強(qiáng)化的結(jié)果表明，SMBR處理低溫城市污水時啟動期較長，為27d。低溫對SMBR中COD總?cè)コ实挠绊懖淮?，COD總?cè)コ嗜阅芫S持在90％以上，而對NH3-N去除的影響較大。低溫條件下S

3、MBR啟動初期對NH3-N的處理效果很差，隨著硝化細(xì)菌對環(huán)境的逐漸適應(yīng)，NH3-N去除率才開始逐漸上升。在第27d COD去除率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，NH3-N的生物去除率和總?cè)コ史謩e達(dá)到59.7%和64.9%。但此時NH3-N去除效果并沒有達(dá)到穩(wěn)態(tài)，去除率還繼續(xù)上升，第31天達(dá)到69.6%。此后，穩(wěn)定在65%到70%之間。
　　引入低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化SMBR運(yùn)行后，在短HRT條件下對提高低溫城市污水處理效果有明顯作用。在超聲波輻照后的

4、48h內(nèi)每間隔2h到6h取樣，考察不同超聲波參數(shù)組合對NH3-N降解的強(qiáng)化作用。結(jié)果表明，功率密度為0.21W/L、輻照時間為20min及0.28W/L、15min，能量消耗為4.2W·min/L的超聲波為最佳參數(shù)。結(jié)果表明，在此超聲波參數(shù)作用下，NH3-N生物去除率提高百分比約為32%。出水中的含氮化合物主要是NH3-N，NO2-N和NO3-N含量很低。輻照間隔縮短為原來的一半時，膜清洗周期延長了兩天。隨著系統(tǒng)運(yùn)行時間的延長，反應(yīng)器中

5、EPS的總量升高，說明隨著系統(tǒng)的長期運(yùn)行，膜污染程度加重。EPS中的主要成分為蛋白質(zhì)，而且系統(tǒng)運(yùn)行的各階段多糖含量沒有明顯變化，因此可以認(rèn)為蛋白質(zhì)是引起膜污染加劇的主要原因。引入超聲波對污泥強(qiáng)化后，有效預(yù)防了污泥膨脹的問題。
　　最后，實(shí)驗(yàn)對超聲波強(qiáng)化低溫城市污水生物處理的作用機(jī)理進(jìn)行了探討。超聲波輻照可以改變細(xì)胞膜通透性，隨著超聲波功率密度的增加細(xì)胞膜通透性逐漸增加，從而加快細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換、傳輸和可逆滲透。超聲波對細(xì)胞膜通透性