1、隨著污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，現(xiàn)有常規(guī)處理工藝將面臨越來(lái)越多的難題，如出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、占地面積大、污泥產(chǎn)量高、基建投資費(fèi)用及運(yùn)行成本高等問(wèn)題。在上述背景下，迫切需要開(kāi)發(fā)適合社會(huì)發(fā)展的污廢水處理新技術(shù)。因此，近年來(lái)各種新型、改良型的高效污廢水處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝在污廢水處理中的應(yīng)用格外引人關(guān)注。
　　 本文采用一體式膜生物反應(yīng)器中試系統(tǒng)對(duì)城市污水處理進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)針對(duì)中試系

2、統(tǒng)脫氮效果差的弊端，結(jié)合“節(jié)能”的理念，采用氣升循環(huán)一體式膜生物反應(yīng)器小試試驗(yàn)裝置，對(duì)其脫氮過(guò)程進(jìn)行了研究。
　　 主要研究結(jié)論和成果如下：
　　 (1)中試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，對(duì)COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分別為86.3％、95.0％、25.0％和26.4％，對(duì)SS和濁度有著非常良好的去除效果，出水幾乎檢測(cè)不出SS，出水濁度始終保持在2NTU以下。系統(tǒng)對(duì)COD的去除主要靠活性污泥微生物的分解代謝，膜組件自身對(duì)

3、有機(jī)物的去除效能在初始運(yùn)行時(shí)，表現(xiàn)出對(duì)有機(jī)物的高效物理截留作用；在污泥狀態(tài)良好時(shí)，膜組件兼具生物降解和過(guò)濾篩分的雙重功能，提高了其自身對(duì)有機(jī)物的去除及系統(tǒng)的抗負(fù)荷沖擊能力。從系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)看，間歇操作避免了膜面泥餅層的增厚和堵塞物質(zhì)的積累，有效延長(zhǎng)了膜清洗的周期，但其只能去除膜面的可逆污染，當(dāng)不可逆污染累積到一定程度時(shí)，采用在線(xiàn)化學(xué)清洗能夠有效緩解系統(tǒng)的膜污染，且化洗藥液對(duì)反應(yīng)器內(nèi)微生物的活性影響不大。
　　 (2)以中試系統(tǒng)

4、為基礎(chǔ)，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了MBR出水水質(zhì)預(yù)測(cè)模型，模型以出水COD和出水NH3-N為預(yù)測(cè)指標(biāo)，選取進(jìn)水COD、進(jìn)水NH3-N、HRT、SRT、MLSS、氣水比和水溫為主要影響因素。通過(guò)對(duì)該模型的訓(xùn)練和檢驗(yàn)得到，出水COD和NH3-N的試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R分別為0.8902和0.9915，均方標(biāo)準(zhǔn)差RMSE分別為0.2117和0.0512，表明該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)出水水質(zhì)有較好的預(yù)測(cè)精度。
　　 (3)在中試系統(tǒng)的優(yōu)化過(guò)

5、程中，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了操作參數(shù)和膜污染的函數(shù)關(guān)系模型，模型檢驗(yàn)合格后，采用遺傳算法對(duì)所建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行尋優(yōu)。經(jīng)過(guò)395次迭代后，目標(biāo)函數(shù)值恒定，得到最優(yōu)膜污染速率(K)為0.44942kPa/d，相應(yīng)操作參數(shù)經(jīng)過(guò)反歸一化處理后為膜通量(Jv)12.5L/m2.H、污泥濃度(MLSS)4112.5mg/L、氣水比(Q)30：1、抽吸時(shí)間(T) 8.3min、停抽時(shí)間(t)1.0min。優(yōu)化值與試驗(yàn)值的對(duì)比表明，膜通量是影響系統(tǒng)

6、膜污染的最主要因素，維持較低的膜運(yùn)行通量，有助于緩解系統(tǒng)的膜污染。
　　 (4)試驗(yàn)研究表明，小試系統(tǒng)在連續(xù)曝氣條件下，反應(yīng)器降流區(qū)內(nèi)的DO沿垂直方向存在梯度，并在底部形成一定范圍的宏觀缺氧區(qū)域，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了較明顯的同步硝化反硝化(SND)生物脫氮過(guò)程。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)SND過(guò)程的發(fā)生主要是由于反應(yīng)器內(nèi)宏觀缺氧環(huán)境的存在，而微觀缺氧環(huán)境導(dǎo)致的SND脫氮對(duì)系統(tǒng)TN去除的貢獻(xiàn)并不大。
　　 (5)分析了不同C/N比、曝氣強(qiáng)

7、度和HRT對(duì)小試系統(tǒng)脫氮效果的影響。研究表明，過(guò)大或過(guò)小的C/N比、曝氣強(qiáng)度和HRT都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的脫氮效果產(chǎn)生影響，當(dāng)C/N比為10、曝氣強(qiáng)度為50m3/m2.H、HRT控制在8～10h時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了較為理想的脫氨效果，對(duì)TN的去除率分別為66.8％、52.6％和61.8％～67.5％。系統(tǒng)在投加懸浮填料后，對(duì)COD、NH3-N和TN的去除率分別由原來(lái)的87.8％、93.2％和45.5％提高為89.9％、94.1％和57.4％，而系統(tǒng)的膜

8、污染速率由原來(lái)的0.25kPa/d降為0.13kPa/d，有效保障了系統(tǒng)的脫氨穩(wěn)定性和長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　 (6)為了優(yōu)化小試系統(tǒng)的脫氨效果，在S-P水質(zhì)模型和ASM1模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了系統(tǒng)DO分布模型。模型檢驗(yàn)結(jié)果表明，在不同的曝氣強(qiáng)度下，模擬值和實(shí)測(cè)值都取得了較好的一致性，利用該模型可以較為精確的模擬出不同反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及不同操作條件下的DO分布情況。通過(guò)對(duì)反應(yīng)器的水力學(xué)特性分析表明，減小升流區(qū)面積、增大降流區(qū)和底部連接通道