MBR法處理生活污水的應(yīng)用研究

張立東，李彥文

(1．吉林化工學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，吉林吉林132022;2．吉林化工學(xué)院資產(chǎn)管理處，吉林吉林132022)

隨著城市化人口的增加，萬(wàn)人以上的社區(qū)已經(jīng)非常普遍，因此，社區(qū)成為一個(gè)新的人口高度密集地區(qū)，其日排放生活污水量相當(dāng)大，污水量的構(gòu)成主要來(lái)自廚、衛(wèi)、洗、?。绻馨堰@部分廢水處理后循環(huán)利用，不僅可以節(jié)約寶貴的水資源，而且也對(duì)在國(guó)內(nèi)小區(qū)推廣綠色生態(tài)小區(qū)將具有重要的意義．

膜生物反應(yīng)器(MBR)是現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)．此方法不用另外設(shè)置二次沉淀池，可以實(shí)現(xiàn)水利停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的完全分離，可以避免污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，具有占地面積小、處理效率高、便于自動(dòng)化控制，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，以生活污水作為處理對(duì)象，出水水質(zhì)很好［1］，是目前在高濃度有機(jī)廢水處理、生活污水處理、中水回用處理等領(lǐng)域最有前途的廢水生物處理技術(shù)之一．

1 實(shí)驗(yàn)原理及方法

1．1 水樣

實(shí)驗(yàn)用水去自某小區(qū)總污水排放口，水質(zhì)指標(biāo)和《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920—2002)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1．水質(zhì)指標(biāo)按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法測(cè)定．

表1 污水的進(jìn)水水質(zhì)和回用水標(biāo)準(zhǔn)

1．2 MBR工藝流程

設(shè)計(jì)MBR(膜生物反應(yīng)器)是由接觸氧化池與納濾膜組件構(gòu)成［2］．

1．2．1 接觸氧化池:

接觸氧化池容積為78×48×47 cm，池底雙排曝氣，池中分別懸掛兩種纖維填料:中空塑料球和軟性纖維球．

1．2．2 納濾膜:

所用的納濾膜是由南京工業(yè)大學(xué)大學(xué)膜膜科學(xué)技術(shù)研究所提供．膜孔徑為50 nm，膜面積為0．1 m2，膜件長(zhǎng)約50 cm，直徑約3 cm．分離動(dòng)力為壓力，所用泵的規(guī)格為:Q為4．5 m3/h;H為28 m功率為1 080 W;

本實(shí)驗(yàn)裝置采用錯(cuò)流過(guò)濾，MBR工藝流程如圖1所示．

圖1 MBR工藝流程圖

2 結(jié)果與分析

2．1 膜動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定

操作壓力對(duì)納濾膜的影響測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2．操作溫度對(duì)納濾膜的影響測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖3．

圖2 納濾膜不同溫度下膜通量與壓力變化關(guān)系

從圖2可看出，納濾膜膜過(guò)濾操作過(guò)程中，隨著操作壓力的升高，滲透通量開(kāi)始時(shí)隨壓力的升高上升較快，這是由于操作壓力是膜過(guò)濾過(guò)程的推動(dòng)力，是影響膜通量的主要因素，操作壓力變大，使?jié)B透液透過(guò)膜的速度加快，滲透通量增加［3］．但當(dāng)納濾膜壓力分別大于0．28 MPa 和0．22 MPa后，納濾膜通量隨壓力的升高基本不再變化，并呈下降的趨勢(shì)．這是由于操作壓力的升高與膜面流速呈相反關(guān)系，操作壓力升高，膜面流速降低，操作壓力降低，膜面流速升高，膜通量隨膜表面流速的增加而增加，高的流速具有高的剪切力，可以帶走膜面的懸浮顆粒等組分，同時(shí)減輕濃差極化的影響．壓力加大，膜面流速減小，形成膜面污染和膜孔堵塞，在膜面形成凝膠層．此時(shí)，滲透通量達(dá)到臨界值，此后滲透通量不隨操作壓力的升高而增大．

圖3 納濾膜不同壓力下膜通量與溫度變化關(guān)系

從圖3可以看出，納濾膜過(guò)濾操作過(guò)程中，隨著操作溫度的升高，滲透通量隨溫度的升高而升高，這是由于提高操作溫度，液體的粘稠度下降，溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)增大，因而膜通量隨溫度升高而增大［4-5］．根據(jù)資料，溫度在25～35℃之間，厭氧菌和好氧菌的生物活性均隨溫度的升高而增加，因此在本實(shí)驗(yàn)的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高導(dǎo)致生物膜中微生物的活性增加，使其更有利于降解水中的污染物質(zhì)．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選擇適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟?，并通過(guò)控制操作壓力可提高出水水質(zhì)和水量．

2．2 掛膜實(shí)驗(yàn)

污泥來(lái)自于吉化污水處理廠，采用接種污泥快速掛膜法［6-7］，運(yùn)行30 d左右實(shí)現(xiàn)掛膜．

經(jīng)掛膜實(shí)驗(yàn)后，對(duì)生物膜進(jìn)行顯微鏡檢測(cè)微生物菌群．結(jié)果如圖4所示，水中出現(xiàn)了輪蟲(chóng)，輪蟲(chóng)的出現(xiàn)是出水水質(zhì)穩(wěn)定的指標(biāo)微生物．

圖4 鏡檢微生物

2．3 MBR系統(tǒng)處理效果

表2為主要污染物的去除效果．

表2 主要污染物去除效果

圖5為COD去除效果，圖6是氨氮去除效果．

圖5 MBR工藝對(duì)COD去除效果

水樣COD濃度為388．08 mg/L，經(jīng)過(guò)混凝沉淀后COD值為327．2 mg/L，生物接觸氧化池出水COD為117．6 mg/L，最后經(jīng)過(guò)納濾后COD值為39．2 mg/L．整個(gè)MBR工藝COD去除率為93%．水樣氨氮濃度為 12．2 mg/L，氨氮去除率為81．7%．全達(dá)到我國(guó)《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920—2002)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到一類(lèi)雜用水標(biāo)準(zhǔn)．

圖6 MBR工藝對(duì)氨氮去除效果

3 問(wèn)題與討論

3．1 污泥的顏色氣味

接種污泥來(lái)自吉化污水廠二沉池的濃縮污泥，此活性污泥呈烏黑顏色，有很重的臭味，在污泥馴化期間，起初的時(shí)候滋生池蠅，但數(shù)量不多．經(jīng)實(shí)驗(yàn)處理后，臭味變的很淡，填料上表層出現(xiàn)了淡黃色生物膜，里層生物膜發(fā)黑．由此可判斷，經(jīng)本實(shí)驗(yàn)可以出去污水中部分氣味較大的有機(jī)污染物(主要是含氮化合物)．

3．2 掛膜脫落

掛膜初期，生物膜易脫落，不易形成生物膜．分析原因，主要有兩方面:一方面掛膜初期實(shí)驗(yàn)中曝氣量大，水力沖刷比較強(qiáng)，導(dǎo)致生物膜易脫落;另一方面，廢水的pH值不穩(wěn)定變化較大(主要由于受學(xué)生做實(shí)驗(yàn)等因素影響，ph值變化范圍在5．5～8．5之間)，使得生物膜不容易在填料上生長(zhǎng)［8-10］．

(1)調(diào)整曝氣時(shí)間，采用間歇式曝氣方式以達(dá)到減小曝氣量的目的．將接觸池曝氣時(shí)間由24 h減少至22 h．

(2)向接觸池中投加藥品，調(diào)節(jié)pH值在6．8～7．0之間．

掛膜后期，將曝氣時(shí)間改為24 h，接觸氧化池中水樣pH值穩(wěn)定在6．8～7．5，由于水中微生物的氨化作用，使得無(wú)需再投加藥品來(lái)調(diào)解pH．此時(shí)的生物膜長(zhǎng)勢(shì)良好，水體顏色也有原來(lái)的黃色，逐漸變成想在的灰黑色．

3．3 泡沫問(wèn)題

生物接觸氧化運(yùn)行時(shí)，池中會(huì)出現(xiàn)大量的泡沫．究其原因是，進(jìn)水負(fù)荷高，導(dǎo)致污泥中某些絲狀菌或放線菌的過(guò)度增殖［9］．通過(guò)適當(dāng)減少進(jìn)水負(fù)荷或增大曝氣量等措施可以有效減少池內(nèi)泡沫的產(chǎn)生．

4 結(jié) 論

(1)生活污水具有排放量小，濁度低，CODcr含量低，pH值變化范圍大等特點(diǎn)．

(2)本研究采用MBR工藝處理生活污水的方法，進(jìn)水 CODcr為 388．08 mg/L，出水 CODcr、NH3-N、SS去除率分別達(dá)到 93%、78%、95．7%;納濾出水含細(xì)菌個(gè)數(shù)少于3個(gè)/L．可回用于澆灑綠地和沖洗車(chē)輛，提高了水資源的利用率．

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