一體化生活污水處理地埋式設備直銷

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1.2工藝運行方法

進水流量為6L/h，出水抽吸泵工作時流量為8L/h，通過調節閥門保持出水流量恒定，以跨膜壓力（真空表讀數）來表征膜污染程度。每個試驗工況的進水時間和工藝運行時間均相同，運行過程中取樣6次。膜池中粉末活性炭的投加量為2g/L，為了保證每次工況下膜池內的生物量和活性*，每個工況結束后排掉一定體積混合液，再補充相應質量的新炭，維持池內的粉末活性炭濃度不變。每個工況結束后用膜出水對膜組件進行反沖洗，沖洗水流量為20L/h，沖洗時間為5min，后用質量分數為1%的NaOH溶液浸泡30min，直到膜的純水通量恢復至新膜初始通量的95%以上為止。

1.3測試方法

UV254采用T6新世紀紫外可見光分光光度計（北京普析通用公司）測定；氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮采用標準分析方法測定。脂類物質是所有細胞中生物膜的主要成分，在細胞死亡后會很快分解，且超過95%的生物膜脂類是以磷脂形式存在，故用總磷含量來表示反應器中生物的活性具有可行性，總磷的測定采用鉬銻抗分光光度法。胞外聚合物（EPS）可用來衡量膜池中對膜過濾產生不利影響的成分，本試驗測定了混合液中溶解態蛋白質、多糖的含量，溶解態EPS的提取采用低速離心法，蛋白質用福林酚法在波長750nm下測定吸光度，多糖用蒽酮-硫酸法在波長625nm下測定吸光度。

2模型建立與數據分析

2.1正交試驗設計

安排了一組4因素3水平的正交試驗，以確定因素的主次性和顯著性。根據文獻確定影響因素為膜池內的曝氣強度、膜池沉泥的刮泥間隔、膜抽吸泵的抽停時間、膜池內的曝氣模式。膜池內的曝氣強度根據氣水比設計，選定3個曝氣強度120、80、40L/h。膜池內的刮泥間隔通過公式t=TlnC0/Ce確定，其中T為膜池的水力停留時間（HRT=1.44h），C0為粉末活性炭初始質量濃度（2g/L），Ce為粉末活性炭剩余質量濃度，選定3個刮泥間隔1、0.75、0.5h。膜抽吸泵的抽、停時間根據進出水量確定，以水位不超過膜池超高以及不低于膜組件標高為準，選定3個抽、停時間組合30、10min，15、5min，9、3min。膜池內的曝氣模式分別采用不曝氣、間歇曝氣（膜停抽時曝氣，工作時不曝氣）、連續曝氣。正交試驗方案見表1。

根據出水水質、運行成本、操作管理等方面的綜合需要，構建了運行工況優化多目標模型，如圖2所示。整個評價系統分成3個層次，目標層（A）中有1個元素：運行工況評價A，是問題的預定目標或理想結果；領域層（B）包括4個元素：氮類去除效果評價B1、有機物去除效果評價B2、反應器生物量評價B3、膜運行狀況評價B4，是要實現目標所涉及的中間環節；指標層（C）包括7個為實現目標而選擇的評價指標：出水氨氮（NH4+-N）C1、出水亞硝酸鹽氮（NO2--N）C2、出水硝酸鹽氮（NO3--N）C3、出水有機物UV254值C4、生物接觸氧化池總磷（TP）C5、膜池混合液EPS濃度C6、跨膜壓差（TMP）C7，7個指標均以每個工況下所測樣品結果的平均值計。 

圖2運行工況優化多目標模型

本試驗確定綜合指標為Z，指標層（C）中各指標Ci在體系中的權重分配為wi，采用賦權加法得到綜合指標公式：

。其中指標層各指標Ci對應的單項指標評分為Zi，計算得到的Z值作為評價各運行工況與優化的重要參考依據。

2.3指標體系權重分配

由于7個評價指標不盡相同，計量單位也不*，難以換算，因此采取層次分析法（AHP）進行分析，將復雜問題分解成各個組成因素，將這些因素按支配關系分組形成遞階層次結構，通過兩兩比較確定各個因素相對重要性，然后綜合決策者的判斷，確定決策方案相對重要性的總排序〔7〕。各個指標權重的比較方法采用四分法：將所有指標一對一進行比較，根據客觀分析和具體試驗要求，判斷兩者的相對重要性，并構造判斷矩陣。判斷非常重要的一方給4分，另一方給0分；比較重要的一方給3分，另一方給1分；雙方同樣重要，均給2分；zui后按每一指標的評分值占所有指標評分值的百分比確定其權重〔8〕。

本試驗中具體的層次分析法評判步驟如下：（1）領域層各因素權重（wBi）分配：采用四分法建立運行工況評價判斷矩陣A表（表2）；（2）指標層各因素權重（wCi）分配：采用四分法建立氮類物質去除效果評價判斷矩陣B1表（表3）及反應器生物量和膜運行復合評價判斷矩陣B3&B4表（表4）；（3）求出指標層各指標Ci在體系中的zui終權重分配：wi=wBi×wCi。

判斷矩陣（A）中的4個因素：在氮類物質去除效果評價B1中，因原水氨氮較高，需要較高的去除率，且一般工藝去除率較低，故其重要性zui高；有機物去除效果評價B2，經本工藝去除后效果遠優于水質標準要求，故其重要性較低；反應器生物量評價B3因本工藝的重要優勢在于能較好地發揮微生物降解作用，故其重要性較高；膜運行狀況評價B4因模擬試驗周期相對較短，相對而言其重要性較低，但在示范工程中應重點考慮。判斷矩陣（B1）中的3個因素：出水氨氮C1是本工藝的主要控制指標，出水亞硝酸鹽氮C2和出水硝酸鹽氮C3僅在分析氮元素的相互轉化過程中作為參考，因此C1的重要性遠高于C2和C3。判斷矩陣（B3&B4）中的3個因素：膜池混合液EPS濃度C6既作為膜池中生物量的重要表征指標，又是膜污染形成的重要原因，故將判斷矩陣B3和B4進行綜合考慮；膜池內總磷C5作為池中生物量和生物活性的重要表征指標，與C6重要性相當；跨膜壓差C7作為評價膜污染的直觀指標，因試驗周期較短，因此表現并不特別明顯，其重要性較低。