基于水动力学和反应动力学耦合的膜生物反应器及其组合工艺关键技术-中国科学院生态环境研究中心

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项目简介

膜生物反应器技术(MBR)将微生物处理技术与膜技术相结合,可以实现污染物的高效去除,保障产水稳定,逐渐在工业废水、市政废水、地下水、再生水等的处理中得到推广,是传统微生物处理工艺的有效的升级改造工艺。但高能耗及膜污染是MBR中的关键问题,针 对膜生物反应器的膜污染控制和节能需求,开发了多种基于MBR的新型工艺,包括气升循环分体式膜生物反应器、两相厌氧管式MBR、MBR-NF、SMBR、ANAMOX-SMBR等;从水动力学和生化反应动力学入手,构建了面向好氧膜生物反应器的计算流体力学-活性污泥法(CFD-ASM)耦合模型,实现了从实验室小试-中试(500m3/d 生产规模(15万m3/d)的 MBR 模拟与优化,优化了气升循环分体式膜生物反应器、 A2O-MBR、AnMBR等多种膜生物反应器的几何构型、运行参数和膜污染控制策略,并应用于大型再生水厂优化运行;开发的气升循环分体式膜生物反应器已实现40余项的工程项目应用;开发的两相厌氧管式MBR有效解决了淀粉废水、印刷废水、畜禽养殖废水等高浓度废水的处理问题,实现了10余项工程应用或中试示范;提出了厌氧消化过程的三元 pH 缓冲体系形成理论,据此开发了 Biogas-pH 联合反馈控制的高效低耗厌氧膜生物反应器(AnMBR 形成了“AnMBR -MBR组合工艺“”为核心的技术与设备,并应用于我国绿航星际 4 人 180 天受控生态生保系统集成试验 载人航天地基密闭试验;开发的MBR-NF 组合工艺应用于抗生素制药废水和印染废水处理,并以 MBR、NF(纳滤膜)、RO(反渗透膜)及其组合工艺为对象,通过有机-无机-微生物学表征及计算流体力学模拟与分析,揭示了膜污染形貌、污染物分布、污染物-膜之间的亲和作用机制。

应用领域

本项目基于水动力学和反应动力学耦合,已实现了多种MBR工艺的开发与优化,实现了50余项的应用和中试示范。

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