膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理技术有机结合的一种污水处理新技术,具有工艺流程简单、占地面积小、出水水质好、剩余污泥量少等优点,该项技术经过近几十年的发展,其应用领域不断扩大,已经引起了人们广泛地关注。但是膜过滤组件的高造价问题成为制约其大范围推广应用的主要因素之一,膜生物反应器目前基本处于一种高性能高造价的局面。本课题以廉价的无纺布代替膜组件组成布生物反应器,布生物反应器除具有传统膜生物反应器流程简单、占地小、出水水质好等优点外,还具有低造价、低能耗、高强度等特点,这种新型工艺对于小规模的污水处理是一种很有应用前景的技术,具有重要的研究意义。本文通过试验研究,考察了布生物反应器对模拟生活污水的处理效果,获得了满意的效果。出水的各项指标都符合我国生活杂用水水质标准。为了布生物反应器在实际工程中推广应用,得到布生物反应器的设计参数,本文比较了作为过滤介质的不同孔径的无纺布生物反应器处理生活污水的效果,同时和课题组之前的研究成果进行总结比较,考察了影响布生物反应器处理效果的因素和维持其长期稳定运行的因素,通过理论分析与试验研究,得到了布生物反应器应用于处理生活污水的设计参数。试验结果表明:在本试验条件下,由60μm、100μm和180μm孔径无纺布组成的布生物反应器对污染物均有较好的去除效果,系统对CODcr的去除率均在85%以上,平均去除率分别为91.80%、90.57%和89.47%,平均出水CODcr值均小于50mg/L。系统对浊度和SS的效果较好。以60μm孔径无纺布生物反应器为例,考察了布生物反应器对NH3-N和TP的去除效果,系统对NH3-N的平均去除率为75.98%,出水效果较好;系统在未排泥的条件下运行,对TP的平均去除率仅有26.49%。布生物反应器具有较强的抗冲击负荷能力。系统去除效率受无纺布材质、孔径、水力停留时间、曝气量以及污泥特性的影响,本试验中,无纺布孔径不宜大于100μm,此时系统对生活污水中的有机物、浊度、SS等都有很好的去除效果;最佳水力停留时间为6h;本试验最佳曝气量为0.3～0.5m³/h,此时保持反应器内溶解氧浓度为3.0 mg/L左右;MLSS增加到一定程度时,系统对有机物的去除率受污泥浓度的影响较小,最佳MLSS约为2500mg/L。本实验对无纺布的污染机理以及无纺布污染后的清洗方法也进行了研究探讨,试验结果表明,无纺布污染主要是由无纺布内部污染引起的,微生物黏附在无纺布纤维之上,是造成无纺布通量下降的主要原因。出水水头以及初始通量、布前曝气强度和错流流速以及污泥浓度与特性是影响无纺布污染的主要因素。100μm孔径无纺布过滤总阻力为2.145×1011 m^-1,滤饼层阻力是主要的过滤阻力,占总过滤阻力的80%以上。清水清洗和机械清洗通量恢复在50%～60%之间;无纺布经过化学清洗后,无纺布表面通量恢复率达到了90%以上,最佳清洗时间为6h。布生物反应器过滤机理研究表明:无纺布通过机械筛分、表面吸附、架桥吸附和复式截留四种方式进行固液分离,其作用机理因材料、孔径等不同而有所不同。在系统运行过程中,无纺布表面会形成一层动态生物膜,这使得无纺布对有机物具有较高的去除效果,并表现出了良好的固液分离能力。