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膜生物反应器(MBR)因其出水水质好、占地面积小等优势在水处理领域逐渐得到广泛应用,但能耗较高是制约其进一步发展的限制性因素。气升式氧化沟是近年新发展起来的污水处理技术,与传统氧化沟相比,由于水深增加,占地面积更省,但其运行依然需要设置污泥回流装置和沉淀池。本研究将膜组件置于气升式氧化沟的曝气升流区,形成气升式氧化沟型MBR工艺。设计并搭建了气升式氧化沟型MBR中试装置,在江苏省宜兴市某污水厂开展了现场试验,考察了水处理效果、混合液性质、膜污染特性,并通过计算流体力学(CFD)模拟考察了装置内流态特征,分析了进一步减小能耗、提高污泥浓度的可能。在水力停留时间9h~5.4h时,气升式氧化沟型MBR中试装置出水化学需氧量、氨氮、总氮浓度均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准,总磷达到二级标准。随着总曝气量由160m3/h降低到48m3/h(气水比由20:1降至6:1),污泥胞外多聚物中总有机碳、多糖和蛋白质浓度都有所提高,上清液总有机碳、多糖、蛋白质、腐殖酸也有较明显的升高,从而加剧膜污染。底部微孔曝气与膜箱大孔曝气相比,混合液循环流速更快,水力剪切作用更强,有利于减缓膜污染,跨膜压差的上升速率明显降低。CFD模拟试验表明,随着曝气量的降低,反应器内的流速降低,但流态特征的变化较小;随着污泥浓度的增加,反应器内流速和膜剪切力均有所降低,但仍在工艺运行可接收的范围内;工艺存在进一步降低曝气量和提高污泥浓度的可能,有利于进一步降低电耗和增强污染物去除能力。