水资源短缺是21世纪人类面临的最为严重的资源问题目前..doc

第一章 综述 1.1 引言 水资源短缺是21世纪人类面临的最为严重的资源问题。目前全世界只有1／4人群饮用到合乎标准的清水，1／3的人口得不到安全用水，而且缺水的形势日趋严峻。我国人口占世界的22％，淡水资源只有世界的7％，人均供水量只有世界人均占有量的1／4。据统计，我国每年因缺水造成的粮食减产达50多亿公斤，因缺水造成的经济损失达1200亿元，水资源的短缺严重地制约着经济的发展速度。因此，解决水资源不足，开辟第二水资源——污水回用，是21世纪解决水资源危机的最有效途径。 活性污泥法一直以来都是处理生活污水的主要手段。但由于活性污泥法是采用重力式沉降池来使处理后的出水和污泥分离，由此带来了以下几个方面的问题：[2] ①由于沉淀池固、 1.2.4 膜—SBR生物反应器的循环过程 膜—SBR工艺运行过程包括进水、搅拌、曝气、停曝搅拌以及曝气和排水5个阶段并组成其运行的一个周期 ① 进水工序 进水工序是反应池接纳污水的过程。在污水开始流入以前是前个周期的排水或待机状态，反应池内剩有高浓度的活性污泥混合液，这相当于传统活性污泥法中污泥回流的作用，此时反应器内水位最低。在进水过程所确定的时间内或者到达最高水位之前，反应池的排水系统一直都是处在关闭状态。 膜－SBR工艺的进水过程为单纯注水缓慢搅拌。在污水流入的过程中，不仅仅水位上升，而且还进行生化反应，如聚磷菌进行厌氧反应放磷和反硝化菌脱氮等。具体来说是这样的：在进水过程中反应池内活性污泥混合液处于缺氧过渡到厌氧状态，混合液污泥浓度逐渐降低，虽然进水过程中基质也会缓慢降解，但速度很慢，基质将不断积累，反硝化细菌则会利用水中有机物为碳源，通过反硝化作用可以去除部分NO3 --N，将其还原为N2。聚磷菌在厌氧条件下释放磷，当进水结束时其易生物降解基质浓度值更高，则兼性厌氧细菌将易生物降解基质浓度转化为低分子脂肪酸的转化速率更大，其诱导聚磷菌的释磷速率就更高，释磷量就更大，聚磷菌好氧条件下摄磷量更高，除磷效率提高。 另外进水时缓慢搅拌可提前进入厌氧状态，利于释磷，并缩短厌氧反应时间。 由于进水工序仅流入污水，而不排放处理水，因此理论上不需要设置调节池，反应池即起到调节池的作用，因此可以不像连续进水连续出水的传统活性污泥法那样易受负荷变动的影响，在运行中即使是有水量与水质的变化，对处理水质的影响也不大。 ② 搅拌工序 在废水流入反应池中达到预定容积后，停止进水，继续进行缓慢搅拌，反应池内活性污泥混合液处于厌氧状态，进一步脱氮除磷。 ③ 曝气工序 该阶段内停止搅拌，对反应池内活性污泥混合液进行曝气，使之处于好氧状态。该阶段将完成BOD的降解，并进行硝化反应以脱氮以及摄磷。曝气量应满足BOD降解和硝化需氧以及聚磷菌摄磷过程的高氧环境。由于聚磷菌的好氧摄磷速率低于硝化速率，因此，以摄磷来考虑曝气时间较合适，但不宜过长，否则聚磷菌内源呼吸使自身衰减死亡和溶解，导致磷的释放。 ④ 停曝搅拌工序 该阶段内停止曝气，只进行混合搅拌，反硝化细菌进行硝化脱氮。属缺氧反应。由于经曝气阶段之后有机物已被耗尽，反硝化细菌只能进行内源反硝化，既利用细胞内储存的有机物作为电子供体进行反硝化，在进水期活性污泥也会吸附污水中有机物以多聚体的形式储存起来。氮反应达到部分硝化后，停止向混合液内供氧，则反硝化细菌将好氧曝气工序时储存体内的碳源释放，反硝化细菌可以利用这部分碳源进行SBR系统所特有的储存碳源反硝化，使NO3 –N进一步去除而脱氮。 由于该阶段中NH3 –N浓度较高，一般不会导致磷的释放。该阶段历时应在2小时以上，时间越长，可使脱氮效率越高，并能降低进水搅拌阶段混合液中NO3 --N的浓度，避免对释放磷的干扰。但该阶段如时间过长，则会造成磷的二次释放，导致出水含磷量大大增加，影响除磷效果。 ⑤ 曝气和排水工序 在该阶段内通过负压抽吸处理后水通过膜引出反应器，留下活性污泥混合液，作为下一个操作周期的菌种。 同时曝气的作用为去除附着在污泥上的氮气以及对膜进行清洗。 当进水处于厌氧状态时，进水带来了极少量的NO3 --N，但主要是好氧停止曝气后至排水工序的缺氧段的反硝化作用不完全而留下的NO3 --N。由于NO3 --N的存在，会发生反硝化反应，反硝化反应消耗易生物降解基质，而反硝化速率比聚磷菌的磷释放速率快，所以反硝化细菌与聚磷菌争夺有机碳源，而优先消耗掉部分易生物降解的基质，如果厌氧混合液中NO3 --N浓度大于1.5mg/l时，会使聚磷菌释放时间滞后，释磷速率减缓，释磷量减少，最终导致好氧状态下聚磷菌摄取磷能力下降，影响除磷效果。所以，应尽量降低反应池内进水前留于池内的NO3 --N浓度，主要靠好氧曝气停止后搅拌阶段的缺氧运行。如反硝化彻底，残留的NO3 –N浓度很小，同时也提高了氮的去除率，反之亦然。 为提高脱