摘要
厌氧膜生物反应器（AnaerobicMembraneBioreactor，AnMBR）是一种将膜分离技术和厌氧生物处理结合的新型高效污水处理技术，具有出水水质稳定、剩余污泥少和可回收能源等优点。然而，与膜污染控制相关的成本投资和能源需求是限制AnMBR广泛应用于市政污水处理的主要挑战。近年来，部分研究采用一种类死端曝气方式（即间歇式出水联合间歇式曝气），被证实能达到和传统连续曝气相似的低膜污染速率。 本研究在上流式厌氧污泥床反应器（UpflowAnaerobicSludgeBlanket，UASB）配置的AnMBR中，采用类死端曝气耦合跨膜压差（TransmembranePressure，TMP）设定值反馈控制系统，进一步降低膜污染控制的能耗。通过比较不同曝气方式（连续过滤+无气体曝气、连续过滤+连续曝气、类死端曝气、类死端曝气耦合TMP设定值反馈控制），发现采用类死端曝气耦合TMP设定值反馈控制系统能有效控制不可逆结垢的形成，进一步提高出水效率并降低能耗。同时，研究不同通量和不同TMP设定值对膜污染和运行能耗的影响，结果表明AnMBR在类死端耦合TMP设定值反馈控制条件下（J=15L·m?2·h?1，JB=20L·m?2·h?1，TMP设定值=12kPa），可以获得较低的能耗（0.09kWh·m-3）和运行成本（0.2元/m-3），有望实现零能耗市政污水的处理。 此外，AnMBR设计和运行中的关键问题之一是对高峰流量的管理，而基于高峰流量确定膜组件的面积会造成膜面积利用率低，投资成本大大增加等负面影响。本研究在类死端曝气耦合TMP设定值反馈控制系统中，在高峰流量期间利用暂时提高膜通量的方法来应对高峰流量，通过比较不同TMP设定值、反冲洗时间、反冲洗强度对施加高峰流量后膜污染和膜透水率恢复的影响。研究结果表明，在应对高峰流量时，选择适中的TMP设定值（20，25kPa），反冲洗强度（JB=20L·m?2·h?1）和反冲洗时间（tB=1min）能够获得较高的膜透水率恢复（90%-92%）和较低的膜污染速率（rf＜0.3mbarmin-1）。分析多次高峰流量对膜透水率恢复的影响可以确定，延长反冲洗时间对于每个高峰流量之后的膜透水率恢复至关重要。因此，采用该策略应对高峰流量，AnMBR有望根据平峰流量而不是高峰流量确定膜组件面积，有助于降低50%的膜组件初始投资成本，实现污水处理厂低成本可持续运行。 综上所述，基于类死端曝气耦合TMP设定值反馈控制系统可以低能耗控制AnMBR膜污染并有效应对高峰流量，有望降低运行能耗和膜组件初始投资成本，促进AnMBR成为一种经济合理、低能耗甚至零能耗的市政污水处理技术。
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