本發(fā)明涉及污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的污水處理裝置及處理方法。

背景技術(shù)：

疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器是膜生物反應(yīng)器的一種類型，該反應(yīng)器是一種通過(guò)向疏水性微孔中空纖維膜腔體內(nèi)充氧，氧氣和污染物在附著其上的生物膜內(nèi)呈現(xiàn)異向傳質(zhì)，通過(guò)生物膜、主體料液中微生物的新陳代謝消耗溶解氧并使污水中的污染物得到降解的一種污水處理技術(shù)。疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器去除污染物的過(guò)程可分為以下四步：首先，水體中的污染物與水流中的厭氧菌反應(yīng)，使得一部分磷酸鹽被吸收、含氮有機(jī)物降解為氨氮；第二，降解后的污染物隨水流與生物膜碰撞接觸，在濃度差驅(qū)動(dòng)下，向生物膜界面擴(kuò)散，同時(shí)氧氣由疏水性微孔膜腔內(nèi)向外部擴(kuò)散；第三，生物膜內(nèi)的好氧菌或兼氧菌通過(guò)新陳代謝將污染物進(jìn)一步降解為硝酸鹽no3^-、亞硝酸鹽no2^-等；第四，二次降解后的污染物隨水流再次進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，轉(zhuǎn)化后的硝酸鹽、亞硝酸鹽被還原成n2，達(dá)到除氮效果。該反應(yīng)器缺氧與厭氧環(huán)境的共存使得反硝化聚磷菌得以富集，使反應(yīng)器在脫氮的同時(shí)具有除磷功能。

疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣避免了傳統(tǒng)生物處理曝氣時(shí)污水中易揮發(fā)性及有毒有害的惡臭物質(zhì)(如烴及芳香烴類、硫化物、含氮化合物及含氧有機(jī)物)隨氣泡進(jìn)入大氣而對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)不會(huì)由于表面活性劑的存在而產(chǎn)生泡沫。通過(guò)微孔供氧，傳氧效率得到極大的提高，幾乎能達(dá)到100％，運(yùn)行費(fèi)用也隨之降低。同時(shí)，氣液兩相以疏水性微孔膜作為分界，曝氣系統(tǒng)的控制可以更加靈活方便。生物脫氮是從廢水中去除氮素污染的較為經(jīng)濟(jì)有效的方法之一,一般包括硝化過(guò)程和反硝化過(guò)程。硝化過(guò)程是由硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為no2^-和no3^-。反硝化過(guò)程是在無(wú)氧或低氧條件下,no2^-和no3^-被微生物還原轉(zhuǎn)化為n2,反應(yīng)過(guò)程中需要有機(jī)碳作為碳源和能源。傳統(tǒng)脫氮工藝與新型脫氮工藝,負(fù)責(zé)脫氮的微生物均主要為硝化菌和反硝化菌。在實(shí)際應(yīng)用中,因兩種菌體生長(zhǎng)環(huán)境的差異,一般是將硝化過(guò)程和反硝化過(guò)程分步序列進(jìn)行,如傳統(tǒng)的a/o,a²/o工藝,存在工藝冗長(zhǎng),污水處理構(gòu)筑物占地面積大,投資和運(yùn)行費(fèi)用高等諸多弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的污水處理裝置，實(shí)現(xiàn)利用疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器同步硝化反硝化對(duì)污水的脫氮處理。該裝置強(qiáng)化生物脫氮技術(shù)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的污水處理裝置，其中：該處理裝置包括有原水水箱、進(jìn)水泵、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)，無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器、氣體流量計(jì)ⅰ、壓力表空壓機(jī)、疏水性中空纖維膜組件、循環(huán)泵；所述原水水箱通過(guò)進(jìn)水泵、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)與無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器相連接，污水經(jīng)過(guò)無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器處理之后由出水口以溢流方式流出，反應(yīng)器采用推流運(yùn)行方式；設(shè)在無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器內(nèi)的中空纖維膜組件的一端與空壓機(jī)通過(guò)氣管路連接，管路上設(shè)置氣體流量計(jì)ⅰ、壓力表，中空纖維膜組件的另一端通過(guò)氣管路及控制閥與氣體流量計(jì)ⅱ連接，監(jiān)測(cè)通過(guò)組件未利用的剩余氣體流量，流量計(jì)ⅱ的差值可視為曝氣量，無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器一側(cè)從下往上取樣口ⅰ、取樣口ⅱ、取樣口ⅲ，同時(shí)在這一側(cè)上端設(shè)有出水口，無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器底部與接近出水口下部的反應(yīng)器一側(cè)通過(guò)水管路連通，在所述水管路上部設(shè)有循環(huán)泵形成實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮的污水處理裝置，空壓機(jī)和控制閥用于調(diào)節(jié)組件的曝氣壓力，循環(huán)泵用于疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器的啟動(dòng)掛膜。

同時(shí)提供一種利用無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的污水處理裝置的處理方法。

本發(fā)明的效果在于該無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的裝置和方法克服傳統(tǒng)工藝硝化和反硝化過(guò)程在兩個(gè)不同的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行或者在同一反應(yīng)器內(nèi)順次進(jìn)行的不足,同時(shí)降低能耗和物耗?？梢詼p少反硝化反應(yīng)設(shè)備、節(jié)省基建費(fèi)用；反硝化過(guò)程產(chǎn)生的堿可部分中和硝化過(guò)程產(chǎn)生的酸,能有效地維持反應(yīng)器中ph相對(duì)穩(wěn)定，減少堿液的投加。在曝氣過(guò)程中空氣(或純氧)以極小的氣泡甚至無(wú)泡的形式進(jìn)入水體中,獲得較高的氧利用率，甚至達(dá)到100％，并且曝氣過(guò)程不產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的氣泡，避免了采用傳統(tǒng)曝氣時(shí)污水中易揮發(fā)性及有毒有害物質(zhì)隨氣泡逸出，進(jìn)入大氣對(duì)環(huán)境造成污染。同時(shí)，在曝氣壓力為0.04mpa時(shí)，獲得了74.67％的tn去除率，此時(shí)硝化與反硝化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)基本達(dá)到平衡，此過(guò)程中除氮率高，不會(huì)產(chǎn)生一氧化氮等氮氧化物，減少了空氣污染。此外，在曝氣壓力僅為0.06mpa時(shí)，cod去除率可達(dá)到93％，并且在c/n比值接近于6的情況下，硝化效率達(dá)到99.24％，反硝化效率為83.75％，tn去除率達(dá)到85.42％，cod去除率始終維持在80％以上，因此可用于生活污水的脫氮和除碳，裝置流程簡(jiǎn)單，易于操作，能耗較低，是一種新型的污水處理裝置。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為曝氣壓力對(duì)本發(fā)明無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化方法脫氮的影響；

圖3為進(jìn)水c/n對(duì)本發(fā)明無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化氮的轉(zhuǎn)換及cod去除的影響；

圖4為進(jìn)水hrt對(duì)本發(fā)明無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化氮轉(zhuǎn)化的影響；

圖5為三種不同c/n比條件下出水中所含cod、nh4⁺-n、no3-n、no2-n、tn的含量；

圖6為不同水力停留時(shí)間(hrt)下出水中含氮量情況。

1、原水水箱2、進(jìn)水泵3、調(diào)節(jié)閥4、流量計(jì)ⅰ5、無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器6、氣體流量計(jì)ⅱ7、壓力表8、空壓機(jī)9、疏水性中空纖維膜組件10、控制閥11、氣體流量計(jì)ⅱ12、取樣口ⅰ13、取樣口ⅱ14取樣口ⅲ15、出水口16、循環(huán)泵

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的污水處理裝置及處理方法加以說(shuō)明。

本發(fā)明的無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的污水處理裝置如圖1所示，其處理方法設(shè)計(jì)思想是該裝置采用疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣，氧以分子狀態(tài)擴(kuò)散，幾乎100％被吸收；同步硝化反硝化技術(shù)實(shí)現(xiàn)硝化、反硝化在同一反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成，縮短氮的去除途徑，減少有機(jī)碳源的投加、提高脫氮效率；反硝化反應(yīng)產(chǎn)堿補(bǔ)充硝化反應(yīng)產(chǎn)酸對(duì)系統(tǒng)ph值的影響，保持系統(tǒng)ph相對(duì)穩(wěn)定。此外，通過(guò)微生物鑒定技術(shù)，從微生物學(xué)角度對(duì)系統(tǒng)的生物膜、主體料液的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，明確生物膜、主體料液各自的作用，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)特定脫氮過(guò)程的控制。該裝置的疏水性微孔中空纖維膜具有氣體擴(kuò)散通道和生物膜載體兩個(gè)功能。壓力氣體通過(guò)疏水性微孔中空纖維膜內(nèi)腔，以壓力差作為推動(dòng)力，氣體由膜壁上的微孔通道擴(kuò)散至中空纖維膜的外側(cè)；中空纖維膜的外側(cè)附著生物膜。氧氣和有機(jī)物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)底物分別從生物膜的兩側(cè)進(jìn)入內(nèi)部，生物膜內(nèi)出現(xiàn)異向傳質(zhì)。在生物膜/液相界面(或稱生物膜外層)，有機(jī)物濃度最大而溶解氧濃度最??；在疏水性微孔膜/生物膜界面(或稱生物膜內(nèi)層)，則正好相反。這種異向傳質(zhì)特性使硝化菌處于生物膜內(nèi)層、反硝化菌生長(zhǎng)于生物膜外層，形成好氧硝化、厭氧反硝化共處的理想場(chǎng)所。不同生物相的微生物生長(zhǎng)和代謝功能得以相互協(xié)調(diào)和抑制，微生物在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的生物膜厚度范圍內(nèi)和諧地生長(zhǎng)，生物膜內(nèi)層附近的高氧低碳濃度促進(jìn)硝化反應(yīng)的發(fā)生，該層上的好氧層易于進(jìn)行有機(jī)碳氧化反應(yīng)，而在生物膜外層附近存在的厭氧層卻維持著反硝化反應(yīng)的進(jìn)行。主體料液控制為缺氧/厭氧環(huán)境，在兼氧菌及厭氧菌的共同作用下，完成反硝化脫氮過(guò)程。因此，反應(yīng)器內(nèi)生物膜-主體料液共同構(gòu)成脫氮系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)和異氧氨化反應(yīng)，達(dá)到同時(shí)去除有機(jī)物和氮的目的。

如圖1所示，本發(fā)明的無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的污水處理裝置中可實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化過(guò)程，該裝置包括：1原水水箱、2進(jìn)水泵、3調(diào)節(jié)閥、4流量計(jì)ⅰ、5無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器、6氣體流量計(jì)ⅱ、7壓力表、8空壓機(jī)、9疏水性中空纖維膜組件、16循環(huán)泵；其中所述原水水箱1通過(guò)進(jìn)水泵2、調(diào)節(jié)閥3、流量計(jì)4與無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器5相連接，污水經(jīng)過(guò)無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器5處理之后由出水口15以溢流方式流出，反應(yīng)器采用推流運(yùn)行方式；無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器5內(nèi)的疏水性中空纖維膜組件9一端與空壓機(jī)8由管路連接，其上設(shè)置氣體流量計(jì)6、壓力表7，疏水性中空纖維膜組件9另一端由管路及控制閥10與氣體流量計(jì)11連接，監(jiān)測(cè)通過(guò)組件9未利用的剩余氣體流量，氣體流量計(jì)6、11的差值可視為曝氣量?？諌簷C(jī)8和控制閥10用于調(diào)節(jié)組件9的曝氣壓力，循環(huán)泵16用于疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器5的啟動(dòng)掛膜。編號(hào)12、13、14分別為ⅰ、ⅱ、ⅲ取樣口，15為出水口。所述的疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器內(nèi)的do通過(guò)便攜式溶解氧儀測(cè)定，并且通過(guò)調(diào)節(jié)空壓機(jī)8的壓力來(lái)調(diào)控疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化反應(yīng)器內(nèi)的do值。所述的疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器內(nèi)的ph通過(guò)便攜式ph計(jì)測(cè)定，根據(jù)所測(cè)ph的大小確定是否外加堿及投加量。

圖2為掛膜階段cod去除效果，從圖可知，在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行45天內(nèi)，系統(tǒng)對(duì)cod的去除率逐漸上升，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，出水cod濃度約為43.64mg/l，cod去除率在84％左右。

圖3為系統(tǒng)啟動(dòng)掛膜階段對(duì)nh4⁺-n的去除情況，由圖可知，在實(shí)驗(yàn)前45天內(nèi)，系統(tǒng)對(duì)nh4⁺-n去除效果較好，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，nh4⁺-n去除率在90％以上，但隨著微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解氧化作用，膜上生物量繼續(xù)增加，對(duì)nh4⁺-n的去除率也隨著生物量的增加而提高。隨著生物膜的增長(zhǎng)，nh4⁺-n去除率卻持續(xù)增長(zhǎng)且高達(dá)90％，說(shuō)明膜上具有硝化功能的微生物仍在快速生長(zhǎng)，其中nh4⁺-n去除率最高可達(dá)96.46％。具體的啟動(dòng)掛膜的操作步驟如下：

①系統(tǒng)啟動(dòng)

為了提高掛膜效率并保證無(wú)泡曝氣，操作壓力低于泡點(diǎn)。接種污泥取自某污水處理廠a²/o工藝好氧池回流污泥，該工藝在去除有機(jī)物的同時(shí)能很好地實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮過(guò)程，因此有利于本次試驗(yàn)的生物膜馴化。起始污泥的mlss為5833mg/l，沉降比(sv)為38％。

②掛膜馴化

配水中加入nahco3調(diào)節(jié)ph，控制ph為7.0～8.0。取污泥從反應(yīng)器頂部沿器壁緩慢地加入到反應(yīng)器中。然后，打開(kāi)進(jìn)水泵，緩慢加入人工污水。

由于本試驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)為推流，不設(shè)攪拌裝置，為了使掛膜過(guò)程保持污泥懸浮狀態(tài)，系統(tǒng)設(shè)置循環(huán)泵(僅限于掛膜階段)，循環(huán)量為總?cè)莘e的4-10％，循環(huán)量逐漸增加。

考慮到馴化階段微生物對(duì)新環(huán)境有一個(gè)逐漸適應(yīng)的過(guò)程，故人工配水的換入量分三個(gè)階段進(jìn)行，分別為反應(yīng)器體積的1/3、2/3、1各運(yùn)行15天。

掛膜45天后，附著的生物膜逐漸致密，顏色由淺棕色逐級(jí)變?yōu)楹诤稚Ｉ锬ず穸纫搽S水流的沖刷和自身增殖變得均勻。與此同時(shí)，mabr對(duì)cod及氮素的去除能力逐漸增強(qiáng)，并且逐漸獲得了對(duì)總氮的去除效果，反應(yīng)器出水指標(biāo)達(dá)到穩(wěn)定，表明掛膜成功開(kāi)始正式試驗(yàn)。

③操作運(yùn)行:

將污水加入到原水水箱1,啟動(dòng)進(jìn)水泵2，將污水抽入到疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器5內(nèi),利用空壓機(jī)8對(duì)疏水性中空纖維膜組件9進(jìn)行充氧,調(diào)節(jié)空壓機(jī)控制曝氣壓力為泡點(diǎn)(采用聚丙烯中空纖維膜，微孔孔徑0.01-0.03微米，泡點(diǎn)為0.07mpa)的1/5～2/3，保持反應(yīng)器5內(nèi)的do值在0.5～1.1mg/l。通過(guò)控制調(diào)節(jié)閥3、流量計(jì)4使水流以較低速度推流至反應(yīng)器5的頂端，溢流流出。

改變進(jìn)水凱氏氮濃度控制進(jìn)水c/n為6，通過(guò)調(diào)節(jié)閥3、流量計(jì)4控制進(jìn)水hrt為12h,此時(shí)，疏水性微孔曝氣膜生物反應(yīng)器同步硝化反硝化脫氮效果最佳。

本發(fā)明疏水性微孔曝氣膜生物反應(yīng)器同步硝化反硝化脫氮的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①將同步硝化反硝化脫氮技術(shù)應(yīng)用于疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器處理生活污水過(guò)程中，系統(tǒng)ph維持相對(duì)穩(wěn)定，無(wú)需外加堿源；在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的相同處理空間實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化，裝置流程簡(jiǎn)單，容積小，脫氮效率高，投資低。

②將疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器應(yīng)用于同步硝化反硝化脫氮過(guò)程中，氧及能量的利用率提高，占地面積減小，需氧量可通過(guò)調(diào)節(jié)供氧量控制，易實(shí)現(xiàn)模塊化及進(jìn)一步升級(jí)改造。

③厭氧硝化層處在生物膜最外層，有利于控制生物膜厚度，可明顯減少污泥產(chǎn)量，對(duì)高濃度廢水處理尤為明顯。硝化菌處在生物膜內(nèi)層，高氧低碳環(huán)境有利于獲得高硝化速率，加之硝化反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸鹽作為反硝化的電子受體，節(jié)省外加碳源投加.

④本發(fā)明疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器同步硝化反硝化過(guò)程中，硝化反應(yīng)產(chǎn)生的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮在反硝化菌的作用下直接轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦?。傳統(tǒng)生物脫氮理論，高氧條件下反硝化菌作用的主要產(chǎn)物為n2o，低氧條件下產(chǎn)生n2，因此，本發(fā)明疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器的同步硝化反硝化脫氮過(guò)程減少氮氧化物的溢出，避免產(chǎn)生大量溫室氣體，是一種綠色的生物脫氮方法。

⑤本發(fā)明疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器同步硝化反硝化方法是硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)在疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生，該過(guò)程中反硝化產(chǎn)生的oh-可以中和硝化產(chǎn)生的部分h⁺，減少ph值的波動(dòng)，使兩個(gè)生物反應(yīng)過(guò)程同時(shí)受益，提高了反應(yīng)效率，并可減少外加堿量，降低運(yùn)行成本。

⑥結(jié)合膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器便于控制的特點(diǎn)，可通過(guò)調(diào)控系統(tǒng)的曝氣壓力、進(jìn)水c/n比、進(jìn)水hrt，實(shí)現(xiàn)硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)的平衡，提高脫氮效率。

試驗(yàn)過(guò)程中,試驗(yàn)用水為生活污水,原水cod為220～250mg/l，總氮為24～75mg/l。接種污泥取自某污水處理廠a²/o工藝好氧池回流污泥，該工藝在去除有機(jī)物的同時(shí)能很好的實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮，因此有利于本次試驗(yàn)的生物膜馴化。起始污泥的mlss為6000～8000mg/l，沉降比(sv)為20～50％。試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示,反應(yīng)器中膜組件的浸沒(méi)深度為反應(yīng)器高度的1/3。

(5)具體的運(yùn)行操作如下：

①系統(tǒng)的啟動(dòng)

a、泡點(diǎn)的測(cè)定

向反應(yīng)器內(nèi)注滿清水，通過(guò)調(diào)節(jié)空壓機(jī)向疏水膜腔內(nèi)逐漸加壓空氣，加壓至膜組件表面剛好產(chǎn)生微小氣泡時(shí)，記錄壓力為0.07mpa，即為泡點(diǎn)。

b、掛膜馴化

疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器生物膜的形成是懸浮微生物的附著，微生物在載體膜組件上生長(zhǎng)繁殖的過(guò)程，因此該實(shí)驗(yàn)采用循環(huán)掛膜方式。為了提高掛膜效率并保證無(wú)泡曝氣，曝氣壓力調(diào)節(jié)為稍低于泡點(diǎn)的壓力。進(jìn)水方式為在循環(huán)泵7的作用下連續(xù)進(jìn)水，具體操作如下：

①配水中加入nahco3調(diào)節(jié)ph，控制ph為7.0～8.0。取接種污泥從反應(yīng)器頂部沿器壁緩慢地加入到反應(yīng)器中。打開(kāi)進(jìn)水泵，緩慢加入人工污水，使反應(yīng)器內(nèi)的混合液體積達(dá)到反應(yīng)器的有效容積。

②由于本試驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)為推流，不設(shè)攪拌裝置，為了使掛膜過(guò)程保持污泥懸浮狀態(tài)，系統(tǒng)設(shè)置循環(huán)泵(僅限于掛膜階段)，循環(huán)量為總?cè)莘e的4-10％，循環(huán)量逐漸增加。

③考慮到馴化階段微生物對(duì)新環(huán)境有一個(gè)逐漸適應(yīng)的過(guò)程，故人工配水的換入量分三個(gè)階段進(jìn)行，分別為反應(yīng)器容積的1/3、2/3、1倍。

④掛膜完成時(shí)，附著的生物膜逐漸致密，顏色由淺棕色逐級(jí)變?yōu)楹诤稚?。生物膜厚度也隨水流的沖刷和自身增殖變得均勻。與此同時(shí)，本發(fā)明疏水性微孔膜無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化系統(tǒng)對(duì)cod及氮素的去除能力逐漸增強(qiáng)，反應(yīng)器出水指標(biāo)達(dá)到穩(wěn)定，掛膜成功開(kāi)始正式試驗(yàn)。

c、啟動(dòng)效果分析

啟動(dòng)階段主要檢測(cè)cod、nh4⁺-n的去除，具體的去除情況如圖2、3所示。在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的45天內(nèi)，系統(tǒng)對(duì)cod、nh4⁺-n的去除率逐漸上升，到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，出水cod去除率在84％，nh4⁺-n去除率在90％以上。

d、影響因素控制分析

本發(fā)明以生活污水為處理對(duì)象，分別考察曝氣壓力、進(jìn)水c/n、進(jìn)水hrt對(duì)疏水性微孔曝氣膜生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的影響。進(jìn)水cod負(fù)荷0.85～2.02kg/(m³·d)，ph7.5～8.5，溫度20℃～30℃條件下，曝氣壓力為泡點(diǎn)的1/5～2/3、進(jìn)水c/n比分別為3、6、9，進(jìn)水hrt為4、8、12、24h時(shí)，同步硝化反硝化及去除cod的效果，如圖4、5、6所示。

圖4為曝氣壓力對(duì)無(wú)泡曝氣生物反應(yīng)器同步硝化反硝化的污水處理裝置(如圖1)的氮的轉(zhuǎn)化及去除的影響。由圖4可知，硝化率隨曝氣壓力的增加而增加，曝氣壓力低至0.02mpa時(shí)，硝化率僅為63.75％，曝氣壓力升至0.06mpa，去除率可達(dá)96.50％。隨著曝氣壓力的增加do值升高，好氧硝化菌活性增強(qiáng)、厭氧反硝化菌活性受到抑制，致使硝化率升高、反硝化率降低。當(dāng)曝氣壓力為0.04mpa時(shí)，硝化率與反硝化率相等，使硝化、反硝化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)達(dá)到基本平衡，mabr內(nèi)tn去除率最高，獲得最佳的脫氮效果，其tn去除率為74.67％。

圖5為三種不同c/n比條件下出水中所含cod、nh4⁺-n、no3-n、no2-n、tn的含量。由圖可知不同c/n比條件下，n02^--n濃度均很低，未超過(guò)1mg/l,出水n03^--n的濃度則隨著c/n值得增加而降低，說(shuō)明隨著c/n值增加，反硝化反應(yīng)進(jìn)行的比較完全，硝化反應(yīng)成為脫氮過(guò)程的限制步驟，同時(shí)也說(shuō)明由于進(jìn)水有機(jī)物濃度的提高，使得好氧異養(yǎng)菌大量生長(zhǎng)，生物膜中硝化菌所占比例下降，異養(yǎng)菌和硝化菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)底物和溶解氧，使硝化菌的增殖受到抑制，并抑制了硝化反應(yīng)的進(jìn)行。根據(jù)微環(huán)境理論，進(jìn)水c/n值越高，好氧異養(yǎng)菌活動(dòng)越旺盛，對(duì)氧氣的競(jìng)爭(zhēng)利用能力會(huì)越強(qiáng)，生物膜及污泥絮體do傳遞更差。若微環(huán)境傾向于缺氧狀態(tài)，雖不利于硝化反應(yīng)進(jìn)行，但有利于反硝化反應(yīng)進(jìn)行。綜合以上，分析認(rèn)為mabr系統(tǒng)在c/n值為6時(shí)同步硝化反硝化效果最佳。

圖6為不同水力停留時(shí)間(hrt)下出水中含氮量情況。由圖可知，在hrt為4-12h時(shí)，生物膜內(nèi)部好氧區(qū)是限制脫氮效果的主要因素，達(dá)到高效除氮的關(guān)鍵是適當(dāng)調(diào)整生物膜內(nèi)好氧區(qū)與缺氧區(qū)的容積比來(lái)控制反應(yīng)器中硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)的平衡。當(dāng)hrt從12h延長(zhǎng)至24h時(shí)，氨氮和總氮去除率增長(zhǎng)較為緩慢，此時(shí)好氧區(qū)已不再是限制脫氮效果的主要原因，由此推斷，要想進(jìn)一步提高同步硝化反硝化的脫氮效率可通過(guò)控制厭氧反硝化區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

結(jié)果表明：出水cod濃度<50mg/l、nh4⁺-n濃度<3mg/l、no2-n濃度<1mg/l、no3-n濃度<10mg/l、tn濃度<15mg/l，出水達(dá)一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)。