概述： 由于世界人口增长和社会经济的发展，人类的用水量剧增，原有的清洁水资源受到人类活动的污染，使地球上水资源利用日趋紧缺。我国水资源总量可观，居世界第4位，但人均水资源却排在世界第109位，属水资源脆弱国。据统计，我国660个城市中有330多个城市不同程度缺水，其中严重缺水的城市达108个，在32个百万人口以上的大城市中，就有30个城市长期受缺水的闲扰。

     近20年来，我国经济得到了飞速发展，但是水问题已成为我国经济可持续发展的制约因索，并将成为21世纪我国经济发展最突出的环境问题之一。基于对水资源保护及利用的原则，应加大各种污废水的回用力度，以实现污、废水无害化、资源化。因此，作为保护环境、防治水污染、缓解水资源不足的重要途径，水资源的再利用已成为当务之急，中水回用已经成为不可逆转的趋势。将生活污水处理后作为杂用水重新回用（如冲厕所、洗车、绿化等），一方面缓解了水资源短缺的局面，高效地利用有限的淡水资源，同时又减少了污染物排放总量。

     中水开发与回用技术近期得到了迅速发展，在美国、日本、印度、英国等国家得到了广泛的应用，根据本国特点确定出适合的中水回用技术，使中水回用技术日趋完善。在我国，中水回用技术已受到各级政府及有关部门重视，对建筑中水回用做了大量理论研究和实践工作，在全国许多城市如深圳、北京、青岛、天津、太原等开展了中水工程的运行并取得了显著的效果。

1、实验原理及内容

1.1实验原理

    实验采用新型的水处理方法一MBR膜生物反应器(MBR)处理生活废水及回用。MBR膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理工艺相结合而开发的新型系统，从整体结构上看，是由MBR膜组件及生物反应器两部分组成，应用于MBR膜生物反应器废水处理工艺中的膜是微滤膜或超滤膜，利用膜的高效截留能力，提高了反应器内的污泥浓度，降低了污泥负荷，减少了剩余污泥产量，取代传统的二次沉淀池。膜生物反应器(MBR)技术被有关专家誉为“污水资源化的一项革命性技术”，被国家列为“21世纪议程实施能力及可持续发展实用新技术”，是最有发展前景的高新技术之一。

1.2 实验内容

     本研究的实验内容主要包括最佳水力停留时间的确定，及在最佳水力停留时间的条件下，需求最佳的曝气量及曝气方式；

2、实验过程

     实验总共分为3个阶段，各个阶段的进行时间及主要任务如下：

(1)试验系统的微生物的培养阶段。从某啤酒厂运来二沉池污泥，直接投加到MBR池中，控制池中溶解氧(DO)质量浓度在2.0 mg.L-1附近，以水力停留时间(HRT)为8h的流量进市政污水管道，并连续监控。等到水中的泥由黑色变为黄褐色，通过镜检观察水的微生物的生长情况，以及反应器对CODcr，NH3-N处理效果稳定下来，说明污泥培养成功。

(2)最佳的pH=7的选择，找出比较合适的反应器水力停留时间；

(3)在选择确定的HRT的情况下，寻求最佳的曝气量及曝气方式。

3、主要分析项目及设备

DO：溶解氧仪测定法；标准用重铬酸钾回流滴定的方法检测；NH3-N：比纳氏试剂标准比色法，分光光度计为721型分光光度计;TP：钼酸盐标准比色法，分光光度计为721型分光光度计。

4、实验结果及讨论

4.1 最佳水利停留时间的选择

    在DO质量浓度为2.0 mg.L-1条件下，调节HRT分别为4 h，6 h，8 h对比不同HRT反应器对CODcr，NH3-N等污染指标的去除效果，确定最适合的HRT。详见图1，图2。

  由图1，图2分析可知：

(1)当HRT=4 h时，出水的CODcr质量浓度基本保持在20～45mg.L-1之间，有3次出现大于60mg.L-1的情况，NH3-N除有3次质量浓度大于3mg.L-1，其余都小于3mg.L-1；

(2)当HRT=6 h,8 h，CODcr出水质量浓度分别有2次和0次超过30mg.L-1，NH3-N质量浓度也分别有1次和2次超过3mg.L-1；

(3)HRT分别为4 h,6 h,8 h，COD去除率分别为84.86%，91.03%，90.639%；NH3-N去除率分别为86.62%，89.59%，89.19%。HRT为 6 h及8 h时，CODcr，NH3-N去除率比HRT=4时高，但为6 h及8 h的去除效果基本接近，考虑投资建设及运行成本，确定最佳HRT为6h。

4.2 最佳曝气方式选择

4.2.1曝气量选择

在控制HRT=6条件下，改变水中DO质量浓度时，监测CODcr，NH3-N，TP的去除情况，确定最佳DO的质量浓度。

  由图3～图6分析可知：

ρ(DO)分别控制在5.0～6.0 mg.L-1，3.0～3.5mg.L-1，1.8～2.2 mg/L-1，0.8～1.2 mg.L-1条件下，CODcr的平均去除率分别为88.3%，88.2%，89.1%，93.4% ；NH3-N平均去除率分别为86.6%，83.0%，91.3%，96.0%；TP的平均去除率分别为83.6%，81.5%,85.1%,87.2%。从对以上3个指标去除率的可知，ρ(DO)=0.8～1.2 mg.L-1时最利于污染物的去除。

4.2.2曝气方式选择

在MBR膜生物反应器里，由于膜的髙效截留作用，膜区的污泥质量浓度非常高，可以达到8 000～12 000 mg.L-1，因此在曝气方式选择的时候，主要考虑以下方面：

(1)曝气充分，能满足微生物生长的需要；
(2)在曝气过程中保证对膜组件的冲刷强度，减少膜的污染程度；
(3)曝气强度不能过大，以免造成膜丝断裂，缩短膜丝使用寿命，同时影响出水水质。
根据以上原则，在试验期间采用复合曝气方式。通过与单一曝气方式的对比发现，在相同曝气量下，复合曝气方式可以将氧利用率提高14%～16%，能
耗降低同时达到了达到了克服膜表面污染物沉积、维持膜生物反应器内微生物生化反应所霜溶解氧的效果。在同等的气水比情况下，更节能、更有利于污泥和污染物充分接触、反应。

5、结论

通过拟MBR膜生物反应器处理生活废水中试实验结果分析，可以得出系统的最佳运行参数如下：

(1)最佳HRT保持在6h出水水质完全达标，同时可以降低工程投资与运行费用；
(2)系统运行时ρ(DO)控制在0.8～1.2mg.L-1，CODcr，NH3-N，的去除率分别为 93.4%，96.0%，87.2%；
(3)在实验过程中使用复合曝气方式，可以提髙氧的利用率，降低能耗。

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