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针对传统膜分离生物反应器(membrane separation bioreactor, MSBR)存在的氧利用率低、脱氮效果不佳以及膜污染严重等缺陷,课题组首次提出了气水交替膜生物反应器(gas/water alternate membrane bioreactor, AMBR),并已完成该工艺膜材料的选择以及其运行效能的初步研究。为使该工艺能更好的应用于实际工程,本文对其运行参数进行了优化研究,并考察了其长期运行的特性。在优化AMBR工艺运行参数之前,先考察了混合液DO对膜曝气生物反应器(membrane aeration bioreactor, MABR)处理模拟生活污水的影响,以为后续的AMBR试验提供指导。结果表明,当混合液DO控制在0.5mg/L左右时,MABR可实现较好的同步除碳脱氮效果,其COD、NH4+-N及TN去除率分别为80%、86.4%和66.5%,但出水SS较高,达到了14mg/L。而当DO高于2mg/L时,虽然对COD和NH4+-N的去除率提高至88.8%和94.5%以上,出水SS也已降至5mg/L左右,但对TN的去除效果不佳,TN去除率低于24%。为优化AMBR工艺的运行参数,考察了DO、C/N比、交替周期及进水负荷对AMBR运行效果的影响。结果表明,当混合液DO为0.5mg/L左右时,AMBR可获得很好的同步除碳脱氮效果,对COD、NH4+-N及TN去除率分别为94.5%、93.4%和78.4%。而过高或过低的DO均不利于同步除碳脱氮。当进水C/N比在3~10的范围内变化时,AMBR对COD和NH4+-N的去除效果均较好,但TN的去除随着C/N比的增加而增加。交替周期对AMBR控制膜污染具有重要影响,当交替周期在0.75~3h之间时,AMBR具有较好的膜污染缓减效果,而过长或过短的交替周期均不利于膜污染的缓减。结合较长的交替周期有利于减小氧损失率的特性,确定了AMBR运行最优的交替周期为3h。在膜腔内气压控制在0.2MPa以下的条件下,AMBR对COD、NH4+-N及TN的最大膜面积去除负荷分别为84.9g/m2·d、6.6g/m2·d和6.5g/m2·d。通过AMBR长期运行特性的考察发现,该工艺具有稳定良好的运行效果。在连续运行120d的时间内,其COD、NH4+-N及TN的平均去除率分别达到97%、92%和75.4%,且出水SS始终低于1mg/L。同时,AMBR又具有很好的抗膜污染效果,在连续120d的时间里,两膜组件的TMP始终维持在-0.017MPa左右。就长期稳定的运行效果来看,AMBR具有较大的实际应用价值。