處理污水廠尾水的MBR/PAC組合工藝中試研究

張　萍（仙桃市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，湖北　仙桃　433000）

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處理污水廠尾水的MBR/PAC組合工藝中試研究

張萍（仙桃市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，湖北仙桃433000）

在通過易引起與4mg/L結(jié)合MBR/PAC的40g/L生物反應(yīng)器中，基于MBR投入粉末活性炭（PAC）的工藝來處理污水廠尾水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MBR/PAC出水小于或等于BOD5，COD小于或等于18mg/L，氨氮小于或等于0.3mg/L，和濁度小于或等于0.2NTU，治療效果優(yōu)于MBR系統(tǒng)。PAC能夠吸附降解有機(jī)物的膜污染，有效降低膜污染，減緩膜壓力增長的趨勢，保護(hù)膜組件和運(yùn)行效果良好。氣體清洗和反沖洗可以很好的保持膜的性能和離線清洗，基本上可以恢復(fù)膜的性能。

膜生物反應(yīng)器（MBR）；粉末活性炭（PAC）；污水廠尾水

1　引言

生物反應(yīng)器（MBR）是一種新型的污水處理技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)的結(jié)合活性污泥生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)。它具有處理效率高、出水水質(zhì)好、工藝流程短、占地面積小、污泥產(chǎn)量低、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。炭具有較大的表面積和發(fā)達(dá)的孔隙，適合于微生物的附著、固定和生長，利用良好的吸附和生物降解作用，可有效地去除可溶性有機(jī)物。膜生物反應(yīng)器與活性炭凈化微污染水，水處理和污水處理，近年來已成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。以某污水處理廠二級(jí)出水為原水，在MBR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，添加粉末活性炭（PAC），一個(gè)MBR/PAC，和MBR組合工藝，膜生物反應(yīng)器/PAC相比，組合工藝的處理效果，并作為MBR/PAC組合工藝應(yīng)用于污水處理廠尾水深度處理參考。

2　試驗(yàn)材料與方法

2.1試驗(yàn)的裝置（見圖1）

反應(yīng)器是一個(gè)長方體容器，外觀尺寸80cm×120cm× 160cm，有效容積為1.2m3。配備了一套自動(dòng)控制系統(tǒng)。根據(jù)液位高度控制其中的時(shí)間和反應(yīng)器，使水泵的開關(guān)保持恒定，系統(tǒng)采用全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行的方式。曝氣機(jī)通過設(shè)置在膜組件底部的多孔管連續(xù)進(jìn)行曝氣，提供所需的微生物降解的有機(jī)物溶解氧和表面上的膜形成剪切流，減少污泥沉積在膜表面上。

圖1　裝置流程圖

2.2原水體的水質(zhì)

試驗(yàn)原水對某污水處理廠進(jìn)行二級(jí)處理，采用SBR工藝處理生活污水廠，四反應(yīng)池輪流排水，水質(zhì)差。如表1所示。

表1　試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)

2.3污泥的培養(yǎng)

向反應(yīng)器中投入40g/LPAC，一個(gè)黑色的稀漿混合料形成后加入水，與成膜成分反應(yīng)器開始進(jìn)行試驗(yàn)。運(yùn)行一周發(fā)現(xiàn)少量絮狀物和較低的微生物，兩周后與活性炭結(jié)合有大量的菌膠團(tuán)，可以看到少量的輪蟲和鐘蟲、穩(wěn)定運(yùn)行效果良好。在微生物連續(xù)馴化的反應(yīng)器中，適應(yīng)污水水質(zhì)的菌株不斷富集，出水水質(zhì)隨著反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)間的延長逐漸變好，反應(yīng)器處理能力不斷得到加強(qiáng)。同時(shí)，可以成功地進(jìn)行污泥的培養(yǎng)。

3　結(jié)果討論

3.1主要污染物的去除效果

3.1.1BOD5與COD的去除效果

MBR，MBR/PAC系統(tǒng)BOD5、COD的去除效果如圖2～3，如圖2所示，MBR出水BOD5約7mg/L，在實(shí)驗(yàn)的開始MBR/ PAC出水BOD5為40mg/L，對BOD5的MBR/PAC系統(tǒng)主要依靠有機(jī)質(zhì)的PAC吸附去除，出水水質(zhì)差；但與試驗(yàn)中微生物的增殖相比，繼續(xù)加強(qiáng)系統(tǒng)的能力，BOD5可迅速降低。如圖3所示。MBR出水COD小于或等于30mg/L。出水COD的MBR/ PAC系統(tǒng)是小于或等于18mg/L。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，對COD的去除MBR/PAC系統(tǒng)主要取決于PAC的副作用。當(dāng)污泥微生物降解和成熟，發(fā)揮其含PAC層附著在膜表面的濾餅層的功能。因?yàn)橛幸粋€(gè)復(fù)雜的微生物群落結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了對有機(jī)物的去除，特別是不易降解有機(jī)物的去除，確保出水水質(zhì)（80%的COD去除率）。

圖2　

圖3　

圖2與圖3分別為MBR、MBR/PAC兩系統(tǒng)對BOD5、COD的去除效果。

3.1.2氨氮與總氮的去除效果

圖4M BR、M BR/PAC系統(tǒng)對氨氮的去除效果

由圖4可以看出，MBR系統(tǒng)出水氨氮約3mg/L，在MBR/ PAC系統(tǒng)中，出水氨氮小于0.3mg/L。由于水中氨離子的存在出水氨氮，屬于無機(jī)分子，膜的截留、活性炭吸附去除效果是非常有限的，在這兩個(gè)系統(tǒng)的試驗(yàn)開始出水氨氮高；但當(dāng)活性污泥培養(yǎng)成熟后，加入PAC作為硝化細(xì)菌的吸附和生長的載體，在MBR/PAC系統(tǒng)中硝化細(xì)菌的數(shù)量高于MBR系統(tǒng)，氨氮的去除效果更好，更穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，總氮去除率MBR/ PAC系統(tǒng)為30%，與MBR系統(tǒng)相比（15%的總氮去除率）增加輻度較大。MBR/PAC反應(yīng)阻礙了溶解氧菌膠團(tuán)的轉(zhuǎn)移，污泥中無機(jī)物的積累和微生物增殖是由運(yùn)動(dòng)的MBR/PAC細(xì)菌交流形成的相對密集膠束，在膠束內(nèi)部分布不均勻，表面有氧狀態(tài)的氧氣，但在低氧微環(huán)境，使系統(tǒng)具有同步硝化反硝化的條件下，有一定的總氮去除效果。但PAC不能形成厚的生物膜進(jìn)行反硝化，因此并沒有增加。所以總氮去除效果仍不理想。隨著時(shí)間的延長，污泥濃度增加，硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌在反應(yīng)器中的硝化能力的積累加強(qiáng)。運(yùn)行30d時(shí)，NO-3-N濃度已接近總氮濃度的反應(yīng)器。

3.1.3對濁度的去除效果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，從0.4NTU的MBR系統(tǒng)出水濁度為0.2N TU，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于出水濁度MBR/PAC系統(tǒng)。由于產(chǎn)生的濁度顆粒的粒徑大于膜的孔徑，大部分的顆粒都可以通過截留膜的截留效果來去除。此外，PAC吸附顆粒物對MBR系統(tǒng)出水濁度低于PAC。

3.2膜性能的影響

3.2.1減緩過膜壓力的效果

提高膜的壓力速度比MBR系統(tǒng)要高，但隨著時(shí)間的延長，增長放緩的趨勢，跨膜壓力MBR/PAC反應(yīng)器在17d內(nèi)，膜壓器PAC系統(tǒng)顯著低于MBR系統(tǒng)。這是因?yàn)?，在PAC迅速附著在膜表面的實(shí)驗(yàn)開始后，加入PAC污泥濃度明顯增加，混合氣濃度增大，對速度的膜濾餅層的形成，導(dǎo)致MBR/PAC系統(tǒng)通過膜壓力高于MBR系統(tǒng)；但隨著時(shí)間延伸，PAC顆粒污泥絮體之間的相互作用，形成的粒徑較大，絮體顆粒粘度小，污泥的沉降和過濾性能更好，增長趨勢減緩了膜表面的濾餅和膜阻力的產(chǎn)生。

3.2.2MBR/PAC系統(tǒng)的膜清洗能力

在膜清洗系統(tǒng)MBR/PAC是在線清洗氣水反沖洗操作的主要方法，必要時(shí)通過離線水洗。在操作過程中，有高強(qiáng)度和通氣，每一個(gè)周期的間歇運(yùn)行的氣體洗滌。當(dāng)曝氣8h的膜壓力增大到某一臨界壓力（0.06MPa），使用水沖洗，然后洗凈，在清洗膜表面清潔殘留的雜質(zhì)。反沖洗和膜濾出水洗水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在長期的系統(tǒng)的反撥作用降低時(shí)，油膜壓力太大，需要先洗。離線先用一定壓力的水沖洗，除去污泥夾帶之間的膜，然后用0.5%的次氯酸鈉和1%NaOH浸泡，清洗后，膜的透性恢復(fù)。從清洗效果來看，曝氣清洗效果不顯著，對膜通量恢復(fù)的影響很小，說明曝氣可以去除污垢在膜表面有間歇抽吸過程已完全清除；在短期內(nèi)，水反沖洗效果明顯，跨膜壓力大于在反沖洗迅速下降，但反沖洗幾次后，跨膜壓力前幾次仍呈上升趨勢，說明反沖洗很難去除的污染物去除效果差；離線沖洗及藥物清洗效果最好，膜通量恢復(fù)，但復(fù)雜的操作和對膜元件損傷更大。

4　結(jié)束語

①相比與MBR工藝，MBR/PAC組合工藝對污水處理廠尾水出口有更好的治理效果：BOD5=4mg/L，COD小于或等于18mg/L，氨氮小于或等于0.3mg/L，濁度小于或等于0.2NTU。②PAC與污泥相互作用形成生物活性炭（BAC）、具有良好的吸附和降解容易造成污染的有機(jī)物膜，有效降低膜污染的程度，減輕壓力膜的增長趨勢，起到了很好的保護(hù)作用的膜組件。通過洗氣和反沖洗可以很好的降低膜壓力，離線清洗可以將膜壓力值恢復(fù)到初始操作水平。

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張 萍（1973-），女，本科，主要從事環(huán)境影響評價(jià)和環(huán)境工程工作。

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2095-2066（2016）19-0019-02

2016-6-20