论文摘要
论文采用AO阶段膜生物反应器（AO-PMBR）和AO程序膜生物反应器（AO-SMBR）两种工艺处理高氨氮、高pH值、难生物降解、有毒有害的避孕药废水,实验分别考察了AO-PMBR工艺和AO-SMBR工艺运行参数、污染物的去除效果、系统稳定性和膜污染特性。AO-PMBR系统稳定性实验表明,系统对有机物、氨氮和总氮都有较好的去处效果,系统最适条件为水力停留时间（HRT）10 h,好氧段的溶解氧浓度（DO）4 mg·L-1,混合液回流比（R）为300%。在上述操作条件下,控制水温30℃、好氧段溶解氧（DO）2～4 mg·L-1,pH值﹥8.0,好氧段上清液亚硝酸盐积累率可达到85%,系统实现了短程硝化,提高脱氮效率。AO-PMBR系统抗稳定性实验表明,当进水COD浓度在600 mg·L-1～1700 mg·L-1之间变化时,有机物去除率随之在90%～83%之间波动。氨氮的容积负荷为0.20～0.46 kg/（m3·d）之间变化时,氨氮去除率仍在64%以上,但进水氨氮有机负荷高于0.46 kg/（m3·d）时,氨氮的去除率很难进一步提高,总氮的去除率受硝化效果的抑制,而不能进一步的提高。系统在处理避孕药废水时表现出较强的抗冲击能力和稳定性。AO-PMBR系统运行期间,活性污泥长期处于膨胀状态,对微生物相镜检分析认为该系统污泥膨胀期的表征性微型动物为轮虫、累枝钟虫等。系统运行过程中出现了难降解物质的累积现象,该现象的变化过程表明膜的截留作用可以实现对优势菌种的驯化,强化生物处理能力,提高难降解物质的去除效果。AO-SMBR运行结果表明,水力停留时间（HRT）为10 h～20 h时,延长HRT对有机污染物的去除率仅有1～2%的提高,但对氨氮和总氮的去除具有较大的影响,当HRT由10 h增加到20 h时,氨氮和总氮生物去除率分别提高30%和25%。增加好氧时间段溶解氧浓度（DO）是提高有机物去除率的有效途径,氨氮去除率与溶解氧浓度具有正相关性。AO-SMBR系统在3个工况条件下实验表明,延长缺氧段时间、控制溶解氧浓度将有利于反硝化反应的进行和总氮的去除,但不利于废水中难降解有机物的氧化反应。有毒有害的甾类物质影响了同步硝化反硝化效果。膜污染特性实验表明,该系统运行过程中,溶解性有机物为优势污染物,随着污泥浓度和混合液黏度的增加,膜的产水量逐渐下降,膜通量与污泥浓度的相互关系式为Jv=-5.80681n MLSS+14.086。采用反冲洗、化学清洗相结合的清洗措施对该膜组件的通量恢复是有利的,清洗后的膜通量可恢复到76%。该实验研究结果表明,AO膜生物反应器处理避孕药废水具有较高的实用价值和良好的应用前景。本文对AO-PMBR和AO-SMBR工艺系统的研究为实际应用提供理论基础和经验借鉴。