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膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)作为一种新型水处理技术,具有许多不可代替的优势。由于可实现传统活性污泥法无法实现的SRT(污泥停留时间)与HRT(水力停留时间)的分离,污泥浓度会有很大提高,除此之外,MBR技术还具有占地面积小、脱氮效率高等优点,因此被广泛应用在水处理之中。但在MBR的运行过程中,污水中的有机物、胶体、污泥絮凝体等与膜表面发生相互作用而产生的膜污染会导致出水流量的下降与运行成本的增加,膜污染问题严重阻碍了MBR技术向前发展的进程。本试验系统考察了AAO-MBR与投加填料后的AAO-HMBR系统在相同运行条件下处理生活污水的效能与膜污染状况,主要进行了AAO-MBR反应器系统的启动,AAO-HMBR反应器运行条件的优化,稳定运行状态下两种反应器对生活污水的处理效能、膜污染状况的对比以及AAO-HMBR的膜污染特性研究。试验得到的主要结论如下:(1)两种反应器对生活污水中的COD、氨氮、TN均有较理想的去除率,由于SRT较长,二者对TP的去除率均不十分理想。AAO-HMBR对TP的去除较AAO-MBR有所提高,但幅度不大。投加填料后,反应器对COD、氨氮、TN、TP的去除率分别由92.71%、95.08%、41.87%和64.13%提高到96.06%、98.4%、59.1%和72.2%。(2)填料的加入使AAO-MBR系统的膜污染程度和膜组件的可恢复性都有所改善,当TMP第一次增长至26kPa时,HMBR系统运行了20天,而MBR系统仅运行了13天。运行相同时间后的AAO-MBR系统的膜丝在扫描电镜下观察,有清晰可见的污染物附着,但HMBR仅有少量附着,膜表面污染程度更低;对运行一段时间后的AAO-HMBR系统膜组件外表面的滤饼层进行红外光谱分析,发现膜表面污染物主要为蛋白质与多糖。(3)对AAO-HMBR反应器中各部分泥样提取的EPS进行了测定,发现混合液、生物膜、膜丝滤饼层污泥的总EPS分别为10.04mg/L、27.3mg/L、20.02mg/L,其中生物膜污泥的EPS含量最多。其中生物膜污泥的EPS含量最多,这是因为填料上的生物膜的形成可使混合液中的EPS含量有所减少。混合液污泥的S-EPS/B-EPS大于膜表面滤饼层,这是因为混合液污泥的EPS流动性大于膜表面滤饼层。(4)研究了HRT、好氧区曝气量、混合液回流比以及出水抽吸/抽停比的变化对反应器运行效果及膜污染速率的影响,得到AAO-HMBR运行的最适宜HRT为10h,此时反应器对COD、氨氮、TN及TP的去除率分别为97.67%、97.33%、55.79%和67.92%;最佳曝气强度为0.4L/min,此时反应器可分别达到对氨氮、TN、COD、TP97.11%、58.26%、96.63%、和72.13%的去除率;最佳混合液回流比为此时反应器对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别为150%,96.41%、98.15%、58.26%;最有利于减缓反应器膜污染发生的HRT、好氧区曝气量与抽吸/抽停时间分别为12h、0.6L/min、7:3min。