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养殖废水是一种典型的高氨氮、低C/N比废水,肆意排放对水环境有恶劣的影响,是水处理领域中亟待解决的问题。本文在缺氧-好氧管式膜生物反应器(A/O-TMBR)系统中,通过控制短程硝化反硝化的实现缓解低C/N进水对脱氮效果的抑制,考察A/O-TMBR反应器中投加填料对强化脱氮及控制膜污染的有效性并讨论该新型填料型A/O-TMBR中的脱氮及膜污染控制机理。 本实验通过逐步降低溶解氧(DO)的方式成功建立短程硝化反硝化体系,DO>2mg/L时将对短程硝化产生抑制,DO<1mg/L时氨氮去除效率明显降低,本实验确立高氨氮环境下短程硝化反硝化的最佳DO为1~2mg/L。 在不投加填料的情况下,本实验从水力停留时间(HRT)、进水碱度、回流比三个方面对A/O-TMBR工艺处理高氨氮废水的效果进行了研究,相比传统A/O工艺,A/O-TMBR工艺具有较高的生物量,脱氮效率更高。实验得出进水碱度越大,回流比越更高,系统脱氮效率越高。在HRT为92h,进水碱度为3000mg/L,回流比为400%的条件下达到最佳的处理效果。此时好氧区出水CODCr、NH3-N、TN去除率可分别达到93%、99%、70%,浓度分别为100mg/L、6mg/L、275mg/L,好氧区NO2--N积累率达到84%。 加入填料后,填料投加量为10%比投加量为0%和5%时脱氮效率明显提升,这是由于微生物在填料上固定生长,更有利于硝化细菌的富集。在填料投加量为10%、HRT为48h、进水碱度为2000mg/L、回流比为200%的条件下,好氧区出水CODCr、NH3-N、TN的去除率分别为94%、92%、68%,浓度分别为80mg/L、69mg/L、287mg/L,好氧区NO2--N积累率达到86%,好氧区同步硝化反硝化作用明显。 本文还研究了填料对管式膜污染的影响。管式膜污染阻力主要由EPS形成的滤饼层阻力引起,占总阻力的85%以上,其中膜表面EPS污染物以多糖类物质为主。填料的投加量越高,系统内MLSS和EPS的含量越低,污泥粒径增大,从而减缓膜表面滤饼层的形成速率。脱脂棉擦洗可有效去除膜表面上的滤饼层,是一种有效的管式膜清洗方法,经擦洗后管式膜通量恢复率达80%以上。 本研究结果表明,基于短程硝化反硝化原理,结合管式膜和生物填料的A/O-TMBR工艺对高氨氮废水的处理取得了较好的效果,填料的加入一方面增强了好氧区同步硝化反硝化,使得整个系统脱氮效率提高;另一方面降低了好氧区MLSS和EPS含量,减缓滤饼层形成速率,有效减轻膜污染,具有推广前景。