本论文课题来源于西部建筑科技国家重点实验室(筹)开放研究基金项目——分散聚居区污水处理及资源化技术研究(No.08KF08),着重围绕膜生物反应器(MBR)在污水处理及回用方面的运行特点展开研究。相关中外文献表明,关于污泥龄(SRT)对MBR运行效果的影响研究,不同研究者之间所得的实验结论差别很大,甚至截然相反。这些研究者所选取的SRT范围相对比较集中,多集中于低/中水平或中/高水平,未在同一实验平台上对各水平SRT进行系统地对比研究。为此,本论文较系统地研究了SRT与MBR之间的关系,探讨了其影响MBR运行效果的实质因素,特别是对膜污染程度的影响。本研究将膜技术与缺氧/好氧(A/O)生物处理工艺相结合,建立了浸没式A/O-MBR污水处理系统(A/O-SMBR),对校园生活污水进行了实验研究。研究内容包括:①分别在低、中、高三个水平SRT下运行实验,SRT依次设为10d、30d、90d,考察SRT的变化对A/O-SMBR处理效率及运行稳定性的影响情况,对比获取最佳的泥龄水平;②分析SRT对活性污泥混合液性质(MLSS、污泥粒径、代谢产物量、SVI、污泥比阻、粘度)的影响,并结合相应SRT下稳定运行周期的长短,说明各性质与膜污染间的关系,获得影响膜污染的最直接的性质因子,进而得到SRT影响膜污染的实质因素;③应用过滤机理联合模型对各SRT下的缓慢膜污染阶段进行拟合与解析,探讨该阶段膜污染形成的作用机理。各水平SRT下,A/O-SMBR的处理效率存在有一定差别,但总体上出水均能达到回用水水质标准。微滤膜对悬浮物的截留率几乎可达100%,各SRT下出水中均未有SS检出,出水浊度均在0.5NTU以下;A/O-SMBR系统具有较强的耐冲击负荷能力,有机负荷在1.15~1.92 kgCODCr/(m3·d)之间变化时,出水CODCr浓度始终保持在40mg/L以内,但低、高水平SRT下CODCr膜去除率较高,表明此时膜上截留沉积的大分子有机物质较多;中水平SRT下的NH3-N、TN去除效率分别达94.31%、70.59%,相较于低、高水平要高,因为低、高水平SRT下受到溶解氧、微生物代谢产物等因素的限制,使其硝化、反硝化能力减弱;由于A/O-SMBR系统缺乏严格的厌氧环境及排泥周期的限制,其TP去除效果不够理想,出水TP浓度较高。各SRT分别为10d、30d、90d时,从膜滤开始至TMP达到极限值分别历时约12d、33d和21d,相比而言,中水平SRT的稳定运行周期较长;根据膜表面污染层的扫描电镜(SEM)图片,低、高水平SRT下形成的污染层结构不利于膜滤,过滤比阻偏大,影响反应器稳定运行。考察了六种主要污泥性质随SRT的变化情况,MLSS、污泥粒径与混合液粘度随SRT的延长而增大;胞外聚合物(EPS)产率与污泥比阻随SRT的延长而减小;中水平SRT下,溶解性微生物产物(SMP)浓度与SVI值为最小。这些性质不同程度上直接或间接地对膜污染产生影响,MLSS与膜污染之间的关系较为复杂,难以通过它直接判断膜污染的发生情况,但其含量变化会对微生物代谢产物量有所影响;污泥粒径越小对膜污染产生的负面影响越大;混合液粘度越大越易加重膜污染;EPS与污泥比阻对膜污染的影响均具有两面性,其值过低或过高都不利于反应器稳定运行;SMP浓度与SVI值最小时,相对应的膜污染程度为最轻。膜污染的发生是所有混合液性质共同作用的结果,但每种性质对膜污染的贡献度不同,实验研究表明,SMP是影响膜污染的最直接的性质因素,是SRT影响MBR运行效果的实质原因。SMP含量越多,所引发的膜污染程度越重,反应器稳定运行周期越短。同时,根据联合过滤模型的拟合结果,标准堵塞是缓慢膜污染的主要形成机理,而SMP含量决定了发生标准堵塞的速率与程度。因此,在MBR运行过程中应对SMP的产生量进行控制,以实现反应器长期稳定运行。