概述： 由于世界人口增長和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的用水量劇增，原有的清潔水資源受到人類活動(dòng)的污染，使地球上水資源利用日趨緊缺。我國水資源總量可觀，居世界第4位，但人均水資源卻排在世界第109位，屬水資源脆弱國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國660個(gè)城市中有330多個(gè)城市不同程度缺水，其中嚴(yán)重缺水的城市達(dá)108個(gè)，在32個(gè)百萬人口以上的大城市中，就有30個(gè)城市長期受缺水的閑擾。
近20年來，我國經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展，但是水問題已成為我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約因索，并將成為21世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展最突出的環(huán)境問題之一�；趯�(duì)水資源保護(hù)及利用的原則，應(yīng)加大各種污廢水的回用力度，以實(shí)現(xiàn)污、廢水無害化、資源化。因此，作為保護(hù)環(huán)境、防治水污染、緩解水資源不足的重要途徑，水資源的再利用已成為當(dāng)務(wù)之急，中水回用已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。將生活污水處理后作為雜用水重新回用（如沖廁所、洗車、綠化等），一方面緩解了水資源短缺的局面，高效地利用有限的淡水資源，同時(shí)又減少了污染物排放總量。
中水開發(fā)與回用技術(shù)近期得到了迅速發(fā)展，在美國、日本、印度、英國等國家得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)本國特點(diǎn)確定出適合的中水回用技術(shù)，使中水回用技術(shù)日趨完善。在我國，中水回用技術(shù)已受到各級(jí)政府及有關(guān)部門重視，對(duì)建筑中水回用做了大量理論研究和實(shí)踐工作，在全國許多城市如深圳、北京、青島、天津、太原等開展了中水工程的運(yùn)行并取得了顯著的效果。
1、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容
1.1實(shí)驗(yàn)原理
實(shí)驗(yàn)采用新型的水處理方法一MBR膜生物反應(yīng)器(MBR)處理生活廢水及回用。MBR膜生物反應(yīng)器是將膜分離技術(shù)與生物處理工藝相結(jié)合而開發(fā)的新型系統(tǒng)，從整體結(jié)構(gòu)上看，是由MBR膜組件及生物反應(yīng)器兩部分組成，應(yīng)用于MBR膜生物反應(yīng)器廢水處理工藝中的膜是微濾膜或超濾膜，利用膜的高效截留能力，提高了反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，降低了污泥負(fù)荷，減少了剩余污泥產(chǎn)量，取代傳統(tǒng)的二次沉淀池。膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)被有關(guān)專家譽(yù)為“污水資源化的一項(xiàng)革命性技術(shù)”，被國家列為“21世紀(jì)議程實(shí)施能力及可持續(xù)發(fā)展實(shí)用新技術(shù)”，是最有發(fā)展前景的高新技術(shù)之一。
1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
本研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括最佳水力停留時(shí)間的確定，及在最佳水力停留時(shí)間的條件下，需求最佳的曝氣量及曝氣方式；
2、實(shí)驗(yàn)過程
實(shí)驗(yàn)總共分為3個(gè)階段，各個(gè)階段的進(jìn)行時(shí)間及主要任務(wù)如下：
(1)試驗(yàn)系統(tǒng)的微生物的培養(yǎng)階段。從某啤酒廠運(yùn)來二沉池污泥，直接投加到MBR池中，控制池中溶解氧(DO)質(zhì)量濃度在2.0 mg.L-1附近，以水力停留時(shí)間(HRT)為8h的流量進(jìn)市政污水管道，并連續(xù)監(jiān)控。等到水中的泥由黑色變?yōu)辄S褐色，通過鏡檢觀察水的微生物的生長情況，以及反應(yīng)器對(duì)CODcr，NH3-N處理效果穩(wěn)定下來，說明污泥培養(yǎng)成功。
(2)最佳的pH=7的選擇，找出比較合適的反應(yīng)器水力停留時(shí)間；
(3)在選擇確定的HRT的情況下，尋求最佳的曝氣量及曝氣方式。
3、主要分析項(xiàng)目及設(shè)備
DO：溶解氧儀測定法；標(biāo)準(zhǔn)用重鉻酸鉀回流滴定的方法檢測；NH3-N：比納氏試劑標(biāo)準(zhǔn)比色法，分光光度計(jì)為721型分光光度計(jì);TP：鉬酸鹽標(biāo)準(zhǔn)比色法，分光光度計(jì)為721型分光光度計(jì)。
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
4.1 最佳水利停留時(shí)間的選擇
在DO質(zhì)量濃度為2.0 mg.L-1條件下，調(diào)節(jié)HRT分別為4 h，6 h，8 h對(duì)比不同HRT反應(yīng)器對(duì)CODcr，NH3-N等污染指標(biāo)的去除效果，確定最適合的HRT。詳見圖1，圖2。
 
由圖1，圖2分析可知：
(1)當(dāng)HRT=4 h時(shí)，出水的CODcr質(zhì)量濃度基本保持在20～45mg.L-1之間，有3次出現(xiàn)大于60mg.L-1的情況，NH3-N除有3次質(zhì)量濃度大于3mg.L-1，其余都小于3mg.L-1；
(2)當(dāng)HRT=6 h,8 h，CODcr出水質(zhì)量濃度分別有2次和0次超過30mg.L-1，NH3-N質(zhì)量濃度也分別有1次和2次超過3mg.L-1；
(3)HRT分別為4 h,6 h,8 h，COD去除率分別為84.86%，91.03%，90.639%；NH3-N去除率分別為86.62%，89.59%，89.19%。HRT為 6 h及8 h時(shí)，CODcr，NH3-N去除率比HRT=4時(shí)高，但為6 h及8 h的去除效果基本接近，考慮投資建設(shè)及運(yùn)行成本，確定最佳HRT為6h。
4.2 最佳曝氣方式選擇
4.2.1曝氣量選擇
在控制HRT=6條件下，改變水中DO質(zhì)量濃度時(shí)，監(jiān)測CODcr，NH3-N，TP的去除情況，確定最佳DO的質(zhì)量濃度。
由圖3～圖6分析可知：
ρ(DO)分別控制在5.0～6.0 mg.L-1，3.0～3.5mg.L-1，1.8～2.2 mg/L-1，0.8～1.2 mg.L-1條件下，CODcr的平均去除率分別為88.3%，88.2%，89.1%，93.4% ；NH3-N平均去除率分別為86.6%，83.0%，91.3%，96.0%；TP的平均去除率分別為83.6%，81.5%,85.1%,87.2%。從對(duì)以上3個(gè)指標(biāo)去除率的可知，ρ(DO)=0.8～1.2 mg.L-1時(shí)最利于污染物的去除。
4.2.2曝氣方式選擇
在MBR膜生物反應(yīng)器里，由于膜的髙效截留作用，膜區(qū)的污泥質(zhì)量濃度非常高，可以達(dá)到8 000～12 000 mg.L-1，因此在曝氣方式選擇的時(shí)候，主要考慮以下方面：
(1)曝氣充分，能滿足微生物生長的需要；
(2)在曝氣過程中保證對(duì)膜組件的沖刷強(qiáng)度，減少膜的污染程度；
(3)曝氣強(qiáng)度不能過大，以免造成膜絲斷裂，縮短膜絲使用壽命，同時(shí)影響出水水質(zhì)。
根據(jù)以上原則，在試驗(yàn)期間采用復(fù)合曝氣方式。通過與單一曝氣方式的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在相同曝氣量下，復(fù)合曝氣方式可以將氧利用率提高14%～16%，能
耗降低同時(shí)達(dá)到了達(dá)到了克服膜表面污染物沉積、維持膜生物反應(yīng)器內(nèi)微生物生化反應(yīng)所霜溶解氧的效果。在同等的氣水比情況下，更節(jié)能、更有利于污泥和污染物充分接觸、反應(yīng)。
5、結(jié)論
通過擬MBR膜生物反應(yīng)器處理生活廢水中試實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，可以得出系統(tǒng)的最佳運(yùn)行參數(shù)如下：
(1)最佳HRT保持在6h出水水質(zhì)完全達(dá)標(biāo)，同時(shí)可以降低工程投資與運(yùn)行費(fèi)用；
(2)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)ρ(DO)控制在0.8～1.2mg.L-1，CODcr，NH3-N，的去除率分別為 93.4%，96.0%，87.2%；
(3)在實(shí)驗(yàn)過程中使用復(fù)合曝氣方式，可以提髙氧的利用率，降低能耗。
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