IC大同市高校厌氧反应器造纸污水处理
IC大同市高校厌氧反应器造纸污水处理
由于城市生活污水中的污染物浓度较低，较短的水力停留时间难以保证厌氧颗粒污泥的缓慢生长，加之单纯的厌氧处理技术难以满足处理出水达标排放，因此，*以来鲜有研究者将厌氧处理技术单独应用于城镇污水处理中。AnMBR作为厌氧处理技术和膜处理技术的结合，既可以保证处理出水达标排放，同时也可降低污泥的产量，成为一种可持续的污水生物处理技术。但近年来有关AnMBR在不同城镇污水及其模拟废水处理中的应用研究结果表明，经传统AnMBR处理，大部分污水的COD大去除率>70%，由此可见，以传统AnMBR处理技术来处理城镇污水效果并不是很理想。因此，更多的研究偏向于将膜组件融合于新型厌氧处理技术中以达到对AnMBR技术进行优化和改良。厌氧折流板反应器作为第三代新型高效反应器具有诸多优势，Shaowei Hu等将AnMBR与厌氧折流板反应器进行耦合应用于城市生活污水处理中，在进水COD为1600mg/L，NH4+-N为80mg/L的条件下，COD和NH4+-N去除率分别达到59.5%和83.5%。A.S.Kappell等将好氧硝化膜组件置于厌氧连续搅拌反应器中处理高浓度有机废水，结果表明，COD去除率>90%，硝酸盐氮去除率>95%。YuTao等将膜组件应用于厌氧SBR工艺中处理人工模拟废水，使得厌氧氨氧化活性增加了19倍，显示了膜反应器在处理低速增殖有机物上的优点。
膜污染的控制措施对于整个反应器的运行效果至关重要，研究者通过采用不同的措施来缓解膜污染。如：在AnMBR启动过程中将其作为传统厌氧反应器短暂操作运行，可减少进水中细微颗粒物在膜面的附着;又如：保持AnMBR膜组件错流运行，可以减少颗粒物在其上面的沉积，但高剪切流速同样会造成细颗粒物的流出，从而影响反应器的运行效果。在采用AnMBR技术处理高盐含油废水中，将超声波清洗应用于膜污染控制过程得到了良好效果，此外，将气体射流、活性炭添加、沸石-滤膜分析器等技术应用到试验研究过程中也达到了良好的膜污染控制效果。
总体来说，减缓AnMBR膜结垢的方式主要有3种：(1)在高通量条件下短时间运行，然后采用强酸、强碱及氧化剂等进行反冲洗，清洗膜面附着物;(2)在“临界通量”水平操作条件下，只进行间歇性反冲洗和清洗;(3)可以尝试通过流体动力学条件来操作反应器，减少溶解性微生物产物(SMP)/胶体在反应器内的增量，从而减少膜结垢程度。
厌氧消化过程中微生物区系复杂、繁多，同一反应器在不同操作条件下，同一颗粒污泥在不同发育阶段，微生物的生长增殖规律、环境适应性及生物活性都会影响其所占比例。厌氧消化过程正是由这些微生物所进行的一系列生物化学的耦合反应，由于厌氧反应器内部各区域生态位的差异，造成非产甲烷细菌、产甲烷细菌出现有规律的演替，通过各种群之间的相互利用、相互制约，构成一个稳定的生态系统，从而保证了生物代谢过程的正常进行。因此，AnMBRs是培养生长缓慢微生物的优秀系统。
AnMBRs内微生物种群的分布受滤饼层、反应器容积以及滤饼层深度的影响显著。随着滤饼层深度的增加，外滤饼层表面比内滤饼层表面会变得松散，易随生物液流出导致膜堵塞。随着滤饼层加厚及微生物种群的增加，膜结垢现象也逐渐增多。研究发现，附着于滤饼层上的主要细菌种群中隶属于厚壁菌门的占到42.3%，α-变形菌占到30.8%，而古生菌主要是甲烷八叠球菌属和甲烷螺旋菌属。
(1)多种条件下AnMBR膜污染机理的研究。膜污染涉及多个方面，关于膜污染机理的研究一直是AnMBR研究的关键和核心。由于溶解性有机质(SMPs)是影响膜污染的关键物质，未来应重点针对其组成和反应器中多种参数对其产量的影响进行研究。另外，针对膜形态、孔径组成、膜通量、厌氧微生物生态学以及操作运行参数对膜污染机理的影响研究也是未来研究的重点。
(2)不同膜材料和膜组件在AnMBR中的应用研究。膜材料和孔径的改变，会对膜通量和出水水质产生重要影响，但大多数情况下AnMBR中膜污染通常会发生在表层膜结构上，因此对表层膜结构的改性和选择实用新型原材料来构建更适合AnMBR的膜结构将成为研究热点。同时，靠滤层生物量形成的非实体动态膜和继发性膜的增殖状况、细菌增殖条件、处理效率和运行机理也将是研究的重点。
(3)环境条件下AnMBR技术的应用研究。由于厌氧菌生长速率缓慢，厌氧过程操作温度为35℃，温度的变化会导致膜通量降低;另外，有研究表明产甲烷菌在低温条件下产生的甲烷量会更多，但该过程中产生的甲烷气体回收利用难度较大。培养能够在嗜热(>55℃)或嗜冷(<10℃)环境条件下生长的优势厌氧菌种，同时针对环境条件的改变设计适合甲烷气体收集的新型反应器来满足实际研究和工程需要将是AnMBR技术一个新的研究方向。
(4)AnMBR反应动力学及数值模拟技术的研究。AnMBR反应器的研究与开发，目前仍停留在试验和中试规模上，鲜有对AnMBR反应动力学进行研究。AnMBR中涉及的反应动力学主要有基质降解动力学、生化反应动力学、多相反应动力学、膜生长反应动力学、产气动力学以及污泥增殖反应动力学等。反应动力学是研究AnMBR技术的重要理论基础，加强反应动力学的研究将复杂生化过程和动力学过程转换为数学方程，这对于数值模拟、模型的开发和优化有很好的促进作用。
(5)AnMBR与其他反应器耦合技术的研究。从目前的研究和实验效果来看，单纯的AnMBR技术在出水水质方面的处理效果并不很理想。将AnMBR与其他处理工艺相耦合，采用高效厌氧反应器来替代普通厌氧反应器，对膜反应器的构型进行创新设计，将会很大程度上改善AnMBR的出水水质。
(6)AnMBR技术在痕量有机物污染控制上的应用研究。以抗生素和医药产品的代谢产物为代表的痕量有机污染物是城镇污水处理中的热点和难点，研究通过AnMBR及其相关耦合技术处理该类废水，通过污染物的去除过程模拟其迁移转化规律并对其进行生态毒理学评价将是研究的热点。
