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但是这样的操作在一定程度上弱化了膜技术的优势,增加了系统的占地,如何在单池内实现污染物去除及膜的高效稳定过滤具有更为高效经济的实际意义。虽然利用生物填料在流化床内可以实现膜污染物缓解的问题,但是流化状态下的填料会损伤膜材料,降低膜组件的使用寿命。因此,研究和开发内置式的厌氧膜生物反应器并通过合理的水力学设计来改善和缓解膜污染显得尤为必要。
膜材料是膜生物系统的核心,随着近年来对膜处理技术研究的不断深入,膜材料正不断得到更新与发展,不论是水通量还是膜材料成本上都有了极大的改善。但是由于厌氧下的膜污染比好氧的更为严重,对膜材料进行改进并研发出具有高亲水性、经济耐用的膜材料是缓解膜污染的关键。
(2)甲烷的回收
利用厌氧生物处理系统最大的优势是可以从废水处理过程中回收甲烷等能源物质,从而在一定程度上抵消系统的运行能耗甚至在高浓度有机废水处理过程中可以实现净产能。由于目前膜污染问题还没有得到充分的解决,因此在实际运行过程中各种缓解膜污染形成的措施和手段仍然消耗着极大的能量。这部分能量的消耗使得厌氧膜生物系统在处理低浓度有机废水(如城市污水、生活污水)时失去了优势。
由于在低温条件下,大量的甲烷气体会溶解在水中随着出水排出系统,因此在处理低浓度有机废水时如何最大限度地回收出水中的溶解态甲烷对系统的总能耗平衡而言就显得极为重要。目前针对这一块的研究尚处于起步阶段,逐步开发出了吹脱及脱气膜技术来回收甲烷。但是针对这些技术在甲烷回收效率以及回收过程的能量平衡上还需要优化和全面的评估。
(3)工程化应用参数的获取
由于厌氧膜生物反应器的研究不多,尤其是在国内,所以对各种不同行业的废水处理的经验参数缺乏,例如停留时间、有机负荷等等。这就要求具备一定规模的中试实验的支持,然后对各种行业废水的处理参数进行总结。在好氧膜生物系统原有控制理论和参数基础上,获取过膜压力、反冲洗频率以及膜清洗时间等关键参数的最佳组合。
此外,由于厌氧膜生物系统可以实现有机碳的回收,但对氮磷污染物去除效果差,为了使废水能够达标排放,这就决定了厌氧膜生物反应器后必须进行脱氮除磷。因此,考察厌氧膜生物系统与各种营养元素去除工艺的耦合工艺的脱氮除磷效果也是未来需要加强研究的工作之一。
结语
未来的废水处理趋势已从原先单纯的污染物去除朝着废水中资源、能源回收的方向过渡和发展。厌氧膜生物反应器因其良好的出水水质以及高效的有机能回收效率正逐渐受到业界的青睐和期待,但是任何一项处理技术都有其固有的优缺点。对于厌氧膜生物反应器而言,其在处理有机废水方面的可行性已得到证明,但其在废水处理过程中的经济性仍然还需要较为全面的评估。未来的工作如能在膜污染机制的解析及膜污染缓解手段的研发上获得突破,那么厌氧膜生物反应器极有可能实现将废水处理厂从能源消耗厂转变为能源加工厂。
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11月30日,中国科学技术大学教授俞汉青在由水环境与水生态分会主办的2018首届中国城市水环境与水生态发展论坛上,发表了《厌氧氨氧化废水处理技术发展和应用的启示》主题报告,讲述了厌氧氨氧化技术发现、发展和应用的历史,特别是总结梳理了其在中国的研究和工程进展,系统且非常生动。我们根据现场录
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