生活污水处理成套设备设施

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反应器中微藻的生长

　　按既定实验，微藻后期扩大培养应在室外的玻璃箱进行。实验开展后发现，经封闭的玻璃箱仍受外界环境污染，诱发藻类产生团聚现象。细胞浓度峰值达到1.00×107 cell·mL?1，选定此浓度作为本实验藻的饱和细胞浓度。5次共投加的总藻液折算为饱和浓度后为30.5 L，体积占反应器总体积的9.4%。假设反应器内的藻液实现完全混合分布，则理论初始藻细胞浓度应为9.4×105 cell·mL?1，在藻浓度zui大的反应池中，实际藻浓度与理论值相差甚远，可能是由于部分微藻被污泥所包裹或吸附在反应池壁引起的。反应器内的藻细胞浓度随时间变化情况如图7所示，30 d后3个反应池内藻细胞浓度分别为1.50×106、1.75×106和2.10×106 cell·mL?1，表明外加光源对微藻生长有一定的促进作用，但仍未达到相同条件下室外玻璃箱培养的饱和浓度，可能是因为光强不足。生活污水处理成套设备

　　生活污水处理成套设备投加微藻后，COD的去除情况如图8所示，COD的膜前和膜后平均去除率分别为62%和79%，对应的膜前和膜后出水中COD值分别为41 mg·L?1和20 mg·L?1。产生差异的原因是部分藻细胞在离心时破裂，溶解后释放出部分COD值，而膜后出水中并不含藻细胞，膜对污水中小颗粒物截留作用使膜后出水中的COD降低。

　　投加微藻后，反应器对SS的膜前和膜后平均去除率分别为61%~75%和88%~96%,膜前出水SS浓度平均值为15 mg·L?1，膜后出水SS浓度小于4 mg·L?1，如图9所示。这一差异是由于膜的分离和截留作用所导致的。SS的去除率较低是因为实验用水经离心后SS值较低，平均值仅为46 mg·L?1。

　　NH4+-N的膜前和膜后平均去除率分别为87%和88%，如图10所示。由于离心时除去了大部分影响NH4+-N值的大颗粒有机物，因此膜前和膜后去除率都较为稳定。膜后去除率比膜前去除率高时，由于微藻对氮的吸收作用，经过膜对藻体的截留作用，膜后出水中不含微藻，故NH4+-N的去除率提高。

　　TN的膜前和膜后去除率如图11所示。微藻会吸收污水中的氮用于生长，从而对TN的去除起促进作用，但从实验数据来看，这种效果不够明显，投加微藻后TN的去除率变化有限。可能是因为低浓度微藻可吸收氮量有限，或是离心时藻细胞破裂导致吸收的氮又释放到了水中。

　　TP的膜前和膜后去除率如图12所示。TP的去除率较低可能是因为反应器内无明显厌氧区且运行期间不排泥所致。理论上投加微藻后，TP的去除率应得到提高，但从实验数据来看并无明显效果，同TN的去除相似，这可能是因为微藻的浓度较低或离心导致藻体破裂所致。

　　生活污水处理成套设备本实验采用的中空纤维膜组件表面孔径为小于微藻的直径(0.1μm)，可有效截留微藻。本实验用水未经预处理，因此，存在大粒径的颗粒物，并且水中还含有一定量的微藻，故膜组件在污水中的膜通量相对于纯水通量要小得多。膜压力也会随着膜通量的减小而增大，在蠕动泵转速恒定时，膜通量随膜面压力的变化情况如图13所示。在膜污染程度相同时，通过提高蠕动泵的转速，可增大膜通量，但随着污染的加剧，改变蠕动泵的转速不再能获得所需要的膜通量，而且蠕动泵转速太高会损坏膜丝。表明膜污染很严重，需要更换膜并对其进行物理或化学清洗以恢复膜通量。

　　中空纤维膜组件运行过程中膜通量随运行时间的变化如图13所示，在运行30 d后，膜污染越来越严重，膜通量大幅下降，膜面负压达到0.032 MPa，已无法满足反应器出水量的要求，此时需要对膜组件进行清洗，清洗周期为30 d。本实验采用酸碱洗法，清洗剂为pH=12的NaOH和pH=2的HCl溶液，在室温下先用碱液冲洗10~15 min，再用酸冲洗10~15 min，或者先碱后酸，分别浸泡1~2 h。清洗后，膜通量可恢复至原始值的80%以上

生活污水处理成套设备

　　1)设计和运行了新型藻菌共生生物转盘反应器装置，通过接种二形栅藻，成功构建了藻菌共生系统。经过藻菌共生系统处理后，污水中NH4+-N去除率分别可达88%，相较未投加藻类时均有明显提升，表明微藻可有效去除污水中的氨氮和氮磷。

　　2)该反应器的zui佳设计和运行条件为：转盘组二级，有机负荷(以COD计)为2.71 kg·(m3·d)?1，水力停留时间4.8 h，膜清洗周期为30 d，自然光照辅以24 h外加光源，藻回收周期为30 d。与传统的硝化-反硝化工艺相比, 厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺具有能耗低、脱氮效率高及污泥产量低等优点, 成为zui有前景的工艺之一. ANAMMOX工艺是指以NO2--N为电子受体, 以NH4+-N为电子供体直接反应生成氮气, 其化学计量式如下：

　　在生物处理工艺中, 水力停留时间(HRT)是个非常重要的参数, 不仅影响整个系统的处理效能, 还直接决定反应器的大小, 从而影响整个系统的基建费用.因此, 为了保证系统的处理效能及节省工程投资, 需确定合理的HRT.马朝阳等研究发现HRT为6 h时厌氧氨氧化系统效果zui佳.祁迪等发现HRT为12 h时, 能较好地发挥厌氧氨氧化的活性.魏琛等考察了HRT对厌氧氨氧化系统处理效果的影响, 发现HRT为10 d系统脱氮性能zui佳.但上述研究主要是在高温条件下, 考察以人工配水为研究对象时HRT对厌氧氨氧化脱氮的影响, 而对于常温下以实际生活污水为研究对象, 考察HRT对厌氧氨氧化协同异养反硝化的影响研究鲜见报道.