膜生物反應(yīng)器處理生活污水的試驗(yàn)研究

郭微 王亞娥 武福平

摘 要：本文對(duì)影響膜生物反應(yīng)器處理效果的因素進(jìn)行研究，并對(duì)污染的膜采用了不同方法進(jìn)行了清洗并測試了結(jié)果。

關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器 結(jié)果分析 膜清洗

中圖分類號(hào)：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0157-02

膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor 簡稱MBR）是一種膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)的生化處理相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好；設(shè)備緊湊、占地面積小；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡單[1]。因此該技術(shù)自開始研究以來極受關(guān)注。

本文通過試驗(yàn)對(duì)一體式微孔膜生物反應(yīng)器處理生活污水進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)流程如圖1所示。其中生物反應(yīng)器容積為0.7 m3，曝氣量控制在4 m3/h。膜材料為聚丙烯中空纖維微濾膜，膜面積為1.2 m3。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

測定項(xiàng)目包括COD，MLSS，DO等，測定方法均采用《水和廢水監(jiān)測分析方法》的標(biāo)準(zhǔn)方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 水力停留時(shí)間（HRT）對(duì)COD去除效果的影響

HRT對(duì)COD去除效果的影響見圖2。

從圖2中可以看出，當(dāng)HRT在5～10 h時(shí)，出水COD較高，當(dāng)HRT大于10 h之后，出水COD略有降低，隨HRT的延長，出水COD降低的效果很慢。所以，對(duì)于膜生物反應(yīng)器，HRT控制在10 h較理想。

2.2 容積負(fù)荷對(duì)COD去除效果的影響

容積負(fù)荷對(duì)COD去除效果的影響見圖3。

從圖3中可以看出，MBR中COD容積負(fù)荷變化較大，變化為0.1815～1.1606，但出水水質(zhì)并無大的變化，這說明MBR系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力。出水水質(zhì)隨Nv變化的情況，為隨Nv的增高，相應(yīng)的出水COD略有增加，但增加并不明顯，這是由于MBR的容積負(fù)荷比普通活性污泥大。通過以上結(jié)果表明在處理相同污水時(shí)，MBR的體積要比常規(guī)污泥法體積小，可大大節(jié)約占地面積和投資。

2.3 污泥負(fù)荷對(duì)COD去除效果的影響

污泥負(fù)荷對(duì)COD去除效果的影響見圖4。

由于污泥濃度大，污泥負(fù)荷均較小。從圖4中可以看出，隨污泥負(fù)荷的變化，出水COD有一定的變化，但變化不明顯，這更加證明了膜生物反應(yīng)器有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力。

2.4 污泥濃度（MLSS）對(duì)COD去除效果的影響

污泥濃度（MLSS）對(duì)COD去除效果的影響見圖5。

此試驗(yàn)是在不排泥的情況下進(jìn)行的，從圖5可看出，在試驗(yàn)過程中，生物單元污泥濃度在較高的范圍內(nèi)（3.193～9.196 g/L）波動(dòng)，對(duì)出水COD影響不明顯，MBR的出水COD值均較低且穩(wěn)定。而對(duì)好氧生物單元上清液COD的同步監(jiān)測結(jié)果表明，隨MLSS的增大上清液COD出現(xiàn)增大現(xiàn)象。這是由于膜的截留作用彌補(bǔ)了MLSS變化造成的膜生物反應(yīng)器處理性能的不足。而當(dāng)MLSS超過9 g/L時(shí)，出水COD突然增加，這是由于膜生物反應(yīng)器中污泥濃度很大，此時(shí)溶解氧濃度小于1 mg/L造成的。所以膜生物反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，MLSS應(yīng)保持在9 g/L以下。

2.5 操作壓力對(duì)COD去除效果的影響

操作壓力對(duì)COD去除效果的影響見圖6。

膜出水是靠負(fù)壓抽吸的。從圖6中看出，隨抽吸壓力的增大，出水COD并未增大，說明抽吸壓力對(duì)出水COD無影響。這是由于膜孔徑一定，膜所截留的分子量一定，所以抽吸壓力對(duì)出水COD無影響。

3 膜清洗

膜生物反應(yīng)器在運(yùn)行中存在膜污染問題，要對(duì)污染的膜進(jìn)行清洗。

3.1 膜污染原因分析

膜從試驗(yàn)裝置取出后，發(fā)現(xiàn)膜纖維絲間有不少污泥存在，即在其表面形成了污泥層。同時(shí)對(duì)膜內(nèi)表面的電鏡照片看出，膜內(nèi)表面形成了一層生物膜，堵塞了膜孔徑和內(nèi)表面孔洞。

3.2 膜清洗方法及結(jié)果

根據(jù)膜的一般清洗方法及以前的研究成果，通過選擇，最終確定膜清洗方案為：先用清水清洗膜表面淤積的污泥；然后用0.1%洗衣粉浸泡膜，用清水沖洗；接著用0.033%次氯酸鈉浸泡膜，用清水沖洗；最后用0.1%硫酸浸泡，用清水沖洗。

每步清洗后都對(duì)膜通量進(jìn)行測量，測量結(jié)果表明，膜通量為逐步增加的過程，并且增大很大。清洗之后，膜表面的污泥被清洗干凈，這說明污泥層對(duì)膜通量具有一定的影響。故可以在MBR運(yùn)行過程中采用空曝氣的方法，以沖脫沉積在膜表面上污泥層，延緩膜污染的時(shí)間。通過電鏡照片，膜未清洗時(shí)，膜內(nèi)表面上有很厚一層生物層。膜清洗后，內(nèi)表面雖然并未清洗徹底，但大部分微生物已清洗干凈，還可清晰的看到膜孔徑。剪下做電鏡照片的一段膜直接放在清水中，兩天后，膜內(nèi)的物質(zhì)全部消失。這是由于清水直接進(jìn)入到膜內(nèi)部，并且微生物沒有食物來源，全部死亡。本試驗(yàn)中膜清洗只是采用了靜態(tài)浸泡的方式，如果采用在線藥洗，直接進(jìn)入到膜內(nèi)，效果會(huì)更加理想。

4 結(jié)論

（1）膜生物反應(yīng)器對(duì)COD有較好的去除率，出水平均值在50 mg/L左右。

（2）水力停留時(shí)間、容積負(fù)荷、污泥負(fù)荷、污泥濃度和抽吸壓力對(duì)處理效果的影響不明顯。

（3）對(duì)于污染的膜，先用清水清洗膜表面淤積的污泥；然后用0.1%洗衣粉浸泡膜，用清水沖洗；接著用0.033%次氯酸鈉浸泡膜，用清水沖洗；最后用0.1%硫酸浸泡，用清水沖洗?？墒鼓ね恐鸩交謴?fù)，膜孔內(nèi)的生物層基本清洗干凈。

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