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针对传统膜生物反应器成本高、膜污染严重等问题,本文采用工业滤布作为膜基材,开发了一种新型内循环动态膜生物反应器(DMBR),并研究其脱氮效能和运行过程。选取了5种不同工业滤布作为动态膜生物反应器的膜基材,比较其DMBR运行过程,结果表明,孔径为24μm的涤纶短纤滤布组成的DMBR对COD、氨氮和总氮的去除率分别为90%、80%和48%以上;反冲洗后膜通量恢复率高,最适合作为DMBR的膜基材。采用涤纶短纤滤布的DMBR,考察了不同进水C/N比对脱氮效果的影响;并建立简化的活性污泥数学模型(ASM-CN)对工艺进行模拟。DMBR的出水COD均低于50 mg/L,去除效率达到85%以上;亚硝氮和硝氮的出水浓度分别小于0.25 mg/L和0.70 mg/L。在C/N比大于6.75时,总氮和氨氮的去除率分别达到50%和60%以上;并且C/N越高,对氨氮和总氮的去除效果越好。采用ASM-CN进行数学模拟,模拟与实测COD浓度基本吻合;当C/N比大于5.04时,模拟出水总氮和氨氮的浓度与实际值基本吻合。考察溶解氧(DO)对DMBR脱氮效果的影响,并研究了动态膜的污染特性。当DO>0.5 mg/L时,出水COD浓度约为16.67 mg/L;DO浓度在3.0-3.5 mg/L时,出水氨氮和总氮浓度分别约为15 mg/L和30 mg/L,总氮去除率为35.24%。在DMBR工艺中,滤布本身的阻力为2×106 m-1,动态膜形成的阻力为4.32×107 m-1,动态膜阻力是总阻力的主要决定因素。为了进一步提高DMBR的脱氮效果和缓解膜污染问题,在DMBR中投加颗粒活性碳(GAC)形成GAC-DMBR,并且与GAC-MBR进行了比较,同时采用ASM1模型对反应器进行了模拟。DMBR和MBR的膜通量分别为20 L/(m2·h)和10 L/(m2·h);DMBR的透膜压差基本维持在3500 Pa,而MBR的透膜压差为10000 pa以上,并且很快就上升至48000 Pa。MBR、10% GAC-MBR和20% GAC-MBR的运行周期分别为3 d,7 d和7 d,而DMBR在整个90 d的运行过程中只清洗过一次,投加GAC能够延长两个反应器的运行周期。MBR和DMBR工艺对COD去除率基本相同,为85%以上。GAC-DMBR工艺出水氨氮和总氮浓度分别维持在7 mg/L和14 mg/L,其脱氮性能优于传统的DMBR工艺。在MBR中投加GAC对脱氮性能几乎没有影响。利用ASM1模型对DMBR和MBR进行模拟,得到两个反应器的模拟与测量值基本吻合。