MBR在處理船舶生活污水中的應(yīng)用

，，

(中國(guó)人民解放軍鎮(zhèn)江船艇學(xué)院工程系，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

目前，內(nèi)河船舶很少安裝生活污水處理裝置，其原因與處理工藝和技術(shù)有關(guān)。

船舶生活用水量的確定沒(méi)有專門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，通常參照《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行選用[1]。船艇生活污水量受時(shí)間和季節(jié)影響較大：就餐前后水量較大；一年中年夏季水量較大。

船舶生活污水主要自于廁所、盥洗室、洗衣房及廚房。主要污染物為BOD, SS和大腸桿菌。受水量的影響水質(zhì)也存在波動(dòng)。

根據(jù)上述特點(diǎn)和船舶的工作環(huán)境可知，船舶生活污水處理裝置，除保證較好的出水水質(zhì)，還必須滿足以下特點(diǎn)：適應(yīng)水質(zhì)水量的波動(dòng)，即具備抗沖擊負(fù)荷能力；受海況及船舶運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)影響小；占地省、運(yùn)行費(fèi)用低、安全美觀；對(duì)操作人員的技術(shù)要求低，管理維護(hù)方便。

1 船舶生活污水常用處理工藝

目前船用生活污水處理裝置主要有生化法、物化法和電解法。生化法投資省、運(yùn)行費(fèi)用低，應(yīng)用最為廣泛，其中以活性污泥/生物接觸氧化重力沉淀為代表技術(shù)。但活性污泥法存在諸多缺陷[2]。

因此，有必要開(kāi)發(fā)新型船用生活污水處理工藝。膜生物技術(shù)作為一種新型工藝，將傳統(tǒng)活性污泥法和膜分離技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，在國(guó)際上受到廣泛關(guān)注。近10年來(lái)，國(guó)外相關(guān)膜生物反應(yīng)器處理船舶、艦艇生活污水上的研究和應(yīng)用報(bào)道較多[3]。國(guó)內(nèi)研究工作相對(duì)比較滯后，到目前為止，應(yīng)用膜生物反應(yīng)器裝置處理船舶生活污水的實(shí)例還未見(jiàn)報(bào)道。

2 膜生物反應(yīng)器的處理技術(shù)

國(guó)內(nèi)外針對(duì)船舶生活污水的處理裝置的開(kāi)發(fā)研制，大多基于城市生活污水處理工藝的應(yīng)用實(shí)踐而進(jìn)行的小型化搬用或套用，故使用膜生物反應(yīng)器處理城市生活污水的研究成果值得船舶行業(yè)借鑒。

2.1 對(duì)有機(jī)物及N、P等營(yíng)養(yǎng)元素的去除

膜生物反應(yīng)器對(duì)有機(jī)物的去除是活性污泥生化反應(yīng)和膜組件截留(特別是高分子有機(jī)物)共同作用的結(jié)果。膜對(duì)無(wú)機(jī)離子態(tài)的氨氮或磷鹽沒(méi)有截留作用，反應(yīng)器的脫氮除磷主要依賴生化反應(yīng)。MBR可以通過(guò)膜的截留作用，在不增加池容的前提下延長(zhǎng)了污泥齡，MBR較長(zhǎng)的污泥齡為硝化菌的生長(zhǎng)提供的必備的條件(硝化細(xì)菌世代周期較長(zhǎng)：硝化細(xì)菌12～59 h，亞硝化細(xì)菌8～36 h)，同時(shí)也減少了硝化菌的流失[4]。主要工藝有：

2.1.1 A/O膜生物工藝

該工藝在前置反硝化在缺氧條件下運(yùn)行，含碳有機(jī)物的去除、含氮有機(jī)物的氧化和氨氮的硝化在好氧條件下運(yùn)行，亞硝酸鹽和硝酸鹽的反硝化在前置缺氧條件下運(yùn)行。以膜代替重力沉淀池進(jìn)行固液分離。A/O膜生物反應(yīng)器在強(qiáng)化了常規(guī)活性污泥膜生物反應(yīng)器的脫氮性能下，進(jìn)一步提高了反硝化作用。反應(yīng)器中較高的污泥濃度有利于反硝化的進(jìn)行，在設(shè)計(jì)合理的A/O系統(tǒng)中，好氧池回流污泥中的剩余溶解氧會(huì)被很快耗盡，不會(huì)破壞缺氧池適宜的缺氧環(huán)境。但過(guò)高的污泥濃度會(huì)使空氣曝氣系統(tǒng)難于滿足微生物的氧需求，造成硝化速率的降低。

A/O膜生物反應(yīng)器對(duì)COD、NH4-N、TN具有較好的去除效果，但對(duì)TP的去除主要以活性污泥的吸附和膜的截留為主，去除效果較低[5-7]。

2.1.2 A2/O膜生物工藝

該工藝在A/O膜生物反應(yīng)器的基礎(chǔ)上加設(shè)厭氧區(qū)，活性污泥在好氧、厭氧交替的條件下產(chǎn)生“聚磷菌”，聚磷菌在厭氧條件下釋放出磷，在好氧條件下攝取過(guò)量的磷，并通過(guò)排放剩余污泥，排除系統(tǒng)，達(dá)到強(qiáng)化除磷的目的。劉碩等[8]利用復(fù)合式A2/O膜生物反應(yīng)器，并通過(guò)排泥實(shí)現(xiàn)磷的去除。該反應(yīng)器對(duì)COD、NH3-N 、TN、TP的去除率達(dá)90.17%、92.32%、72%、71.23%。

較好的TP的去除是活性污泥的吸附、膜的截留和微生物共同作用的結(jié)果。

2.1.3 改變膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行方式

膜生物反應(yīng)器由活性污泥和膜組件兩部分組成，通常采用控制曝氣池的曝氣效果在反應(yīng)器中產(chǎn)生厭氧、缺氧、好氧的環(huán)境，從而在有機(jī)物去除的同時(shí)達(dá)到脫氮除磷的目的[9]。

與上述兩工藝相比，該工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地小，但自動(dòng)化要求較高。

2.2 對(duì)SS濁度及生物指標(biāo)的去除

MBR對(duì)SS濁度及大腸桿菌的去除依靠膜孔及膜面形成的生物膜沉積層協(xié)同截留作用。有資料[10]表明，在低氣水比條件下，采用一體式膜生物反應(yīng)器處理生活污水的出水SS為零，COD、BOD、NH3-N、濁度均優(yōu)于生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用改進(jìn)

1) MBR中污泥濃度較高，導(dǎo)致氧傳遞率的降低，能耗大?？蓮膬煞矫娉霭l(fā)維持較好的氧傳遞率[11]:一是合理選擇曝氣及混合裝置，使混合液有較高的紊動(dòng)；二是調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，使生物保持良好的生長(zhǎng)狀態(tài)。

2) 容易出現(xiàn)膜污染，嚴(yán)重影響膜組件的正常運(yùn)行，而且使膜組件的更換周期縮短。膜污染與膜本身的性質(zhì)、活性污泥的性質(zhì)和MBR的運(yùn)行條件等因素有關(guān)[12]。據(jù)此采取改進(jìn)措施：一是根據(jù)水質(zhì)和處理要求選擇合適的膜材料；二通過(guò)預(yù)處理手段，改善膜組件進(jìn)水的水質(zhì)指標(biāo)，如預(yù)絮凝、預(yù)過(guò)濾或改變?nèi)芤簆H值等方法，消除一些能與膜相互作用的溶質(zhì)；三是通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇合理的運(yùn)行條件；四是在設(shè)計(jì)中，注意減少設(shè)備結(jié)構(gòu)中的死角和死空間間隙，以防止滯留物在此變質(zhì)，擴(kuò)大膜污染；五定期進(jìn)行膜清洗[11，13]。

3)惡劣的海況對(duì)絮狀污泥產(chǎn)生較大影響。在反應(yīng)器內(nèi)投加填料，形成填料膜生物反應(yīng)器，可緩解上述弊端[14-15]。同時(shí)填料可以增加反應(yīng)器內(nèi)固著的生物量，并在一定程度上降低反應(yīng)器內(nèi)部懸浮污泥的濃度，減緩膜污染，氧傳遞過(guò)程中在生物膜上形成的濃度梯度生物膜產(chǎn)生好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)。較長(zhǎng)的污泥齡，交替性的好氧、缺氧、厭氧環(huán)境給污水的脫氮除磷創(chuàng)造了條件，與A/O、A2/O工藝相比流程更短?？梢?jiàn)，填料膜生物反應(yīng)器在處理船舶生活污水方面具有較大發(fā)展空間。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，膜生物反應(yīng)器與傳統(tǒng)處理裝置相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在處理船舶生活污水中有廣闊的應(yīng)用空間。

1) 將膜分離器裝置代替的沉淀池，節(jié)省了裝置的占地空間，優(yōu)化了船舶在復(fù)雜海況下的出水效果，同時(shí)膜較好的分離效果進(jìn)一步優(yōu)化了出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)使用，變廢為寶。

2) 膜生物較高的生物量加大了裝置的抗沖擊負(fù)荷的能力，較長(zhǎng)的污泥齡為脫氮?jiǎng)?chuàng)造了條件，實(shí)現(xiàn)了污泥的零排放。

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