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本文利用膜生物反应器(MBR)和传统活性污泥法中的生物铁法二者各自的优点,将两者结合起来形成一种新型的MBR工艺——生物铁法-MBR。生物铁法-MBR和普通MBR在三种相同工况条件下进行平行对比试验,系统地对人工合成印染废水(活性艳蓝KN-R)的处理效果、混合液特性和膜污染进行了研究,在充分认识运行条件、微生物特性、系统运行特性三者之间关系的基础上,对其机理进行了探讨,得出了一些重要结论: 通过对两系统的上清液、出水等在COD、BOD5、NH3-N、染料浓度等方面处理效果的分析,生物铁法-MBR对污染物的去除效果优于普通MBR,其出水平均值较普通MBR分别低10.86mg/L、1.73mg/L、0.4mg/L、3.47mg/L,去除效率分别高出1.73%、0.68%、0.92%、13.94%。 通过对生物铁法-MBR和普通MBR的SS、VSS、SV30、SVI、污泥负荷和污泥粒径等混合液特性的分析,证明投加氢氧化铁絮体有利于改善污泥絮体结构,增大污泥粒径(约2.8倍,细小颗粒更为明显,约7.5倍),提高污泥浓度,改善沉降性能,降低污泥负荷等作用。 从铁对污染物去除效果和微生物活性的影响分析得出:含铁率在5%以下,可以提高有机物的去除效果;而在含铁率高于5%时,在一定浓度下却因对微生物活性具有抑制作用而使处理效果下降。因此,我们摸索出使生物铁法-MBR运行良好的经验:污泥含铁率应控制的稍低一些,而污泥含铁量高一些,具体的方法就是延长泥龄或减小停留时间。 铁对脱氢酶活性和SOUR的影响研究表明:铁对两种污泥活性的表征值影响规律相反。污泥含铁率小于8%和含铁量小于200mg/L范围内,铁对提高脱氢酶活性的提高具有明显作用;而含铁量和含铁率的增加会导致SOUR的下降。 通过对膜驱动压力(本试验中为压差)实验表明在HRT(由15h减至9h)的缩短和SRT(由20d增至50d)的延长,随着出水通量和污泥浓度的增加,均可加剧膜污染,两系统第三工况较第一工况的阻力分别增大约9倍和5倍。另外,更重要的是普通MBR的阻力基本上是生物铁法-MBR的2~5倍,生物铁法-MBR在减缓膜污染上存在着明显优势。 终端过滤试验的阻力分布和扫描电镜照片的分析表明,生物铁法.MBR较普通MBR膜污染轻,泥饼层明显较薄,其总阻力是普通MBR污泥的总阻力的l/3左右,凝胶极化阻力、外部污染阻力和内部污染阻力分别下降了78%、77%和67%,这说明生物铁污泥对减缓膜污染是非常有效的,接着文章详细分析了其作用机理。 从清洗后的通量恢复率来看,普通MBR的膜污染以微生物及其代谢产物等有机污染物为主,所以物理清洗和碱洗较为有效;生物铁法一MBR除了一定的微生物代谢产物还存在一定的无机污染物(主要是铁离子及其化合物),所以碱洗和酸洗较为有效。