第34卷第12期水處理技術(shù)Vol.34 No.12742008年12月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTDe.2008FBR工藝處理生活污水試驗(yàn)研究程恒衛(wèi)，張景成，張彥平，王燕妮2(1.中核能源科技有限公司,北京100084; 2.哈 爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150090;3.河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，天津300401)摘要;采用價(jià)格低廉的無(wú)紡布代替膜生物反應(yīng)器中的膜組件組成新型無(wú)紡布生物反應(yīng)器(Fabric bioreactor,FBR),研究了兩種孔徑的無(wú)紡布(15μum和1μm)生物反應(yīng)器對(duì)模擬生活污水的處理效果,并對(duì)FBR工藝的污染情況進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種孔徑的無(wú)紡布的處理效果差別甚微; FBR工藝對(duì)濁度、SS.COD和NH-N的平均去除效果很好。出水符合城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。平行試驗(yàn)結(jié)果表明,FBR工藝對(duì)生活污水的處理效果達(dá)到MBR工藝的96.2%.采用NaCl0溶液可有效清洗被污染的無(wú)紡布,表面通量的恢復(fù)率達(dá)到97.2%。關(guān)鋤詞:布生物反應(yīng)器;膜生物反應(yīng)器;污水處理中圖分類號(hào):X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào): 100002008)2070-04膜生物反應(yīng)器(MBR)作為-種高效水處理 I工0.8 m,有效容積為50 L。采用工業(yè)用無(wú)紡濾布,材質(zhì)藝，具有出水水質(zhì)好、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)，在污水處為滌綸,過(guò)濾孔徑選用1μm和15μm兩種;中空纖理及回用方面有著廣闊的應(yīng)用前景146。 目前限制維膜組件為天津膜天膜工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的MBR廣泛應(yīng)用的主要原因是MBR系統(tǒng)中膜組件MF膜，膜孔徑為0.2μm,膜面積為1m2。原水由水造價(jià)過(guò)高7,強(qiáng)度較低,使用壽命較短,運(yùn)行能耗高間。箱進(jìn)入好氧生物反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)的液位由浮球閥針對(duì)MBR的以上缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外研究者采用廉價(jià)的控制，浮球閥的位置可調(diào)整,以便設(shè)定不同的停留時(shí)微網(wǎng)材料作為膜基材，研究了動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器的間。污水在反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)微生物降解后，-部分出水通工藝特性和運(yùn)行效果,取得了諸多研究成果|410。本過(guò)無(wú)紡布重力流出，然后經(jīng)蠕動(dòng)泵排至出水箱;同試驗(yàn)采用價(jià)格低廉的無(wú)紡布代替膜生物反應(yīng)器中的時(shí)，另一部分出水在蠕動(dòng)泵負(fù)壓抽吸作用下通過(guò)膜膜組件，通過(guò)活性污泥過(guò)濾過(guò)程中形成的生物動(dòng)態(tài)盧膜實(shí)現(xiàn)近似于微濾膜的過(guò)濾效果，組成新型的無(wú)紡布生物反應(yīng)器(Fabric bioreactor, FBR),該技術(shù)具:g然有造價(jià)低運(yùn)行費(fèi)用低、膜污染易于控制等優(yōu)點(diǎn)。試8四土驗(yàn)研究了FBR工藝在重力自流條件下對(duì)模擬生活污水的處理效果,并對(duì)FBR在運(yùn)行過(guò)程中的污染情17況進(jìn)行了分析。1材料與方法1一原水箱:2-生物反應(yīng)池:3- -中察纖維膜組件:4-濾布1;1.1 試驗(yàn)裝t5- -濾布2:6空氣壓縮機(jī):7-氣體流量計(jì):8-浮球閥:9 -真試驗(yàn)采用的反應(yīng)器裝置如圖1所示。為了便于空表;10-蠕動(dòng)索:11- 時(shí)間控制器: 12-一液體流量計(jì):13-溫挖和MBR對(duì)比，整個(gè)系統(tǒng)由好氧生物反應(yīng)器和無(wú)紡裝置:14-矚氣器;IS- -導(dǎo)流隔板:16-穿孔騙板:17一出水箱圈1試驗(yàn)裝置布/膜組件組成。生物反應(yīng)器長(zhǎng)0.5m,寬0.2m,高Fig.1 Schematic of the FBR and MBR experimental system收稿日期:2008-03-11作者簡(jiǎn)介:程恒衛(wèi)(1977-) ,男,碩七, T程師，研究方向?yàn)槟ぜ夹g(shù)及水污染治理聯(lián)系電話: 13810862985; E-mail: chwhit@163.com.程恒衛(wèi)等，F(xiàn)BR工藝處理生活污水試驗(yàn)研究75組件排入出水箱中。試驗(yàn)過(guò)程中采用空氣壓縮機(jī)提水平均COD分別為28.8 mg*L"和26.6mgL'.這是供連續(xù)曝氣，曝氣量通過(guò)閥門、氣體流量計(jì)控制調(diào)因?yàn)樵谶\(yùn)行過(guò)程中，微生物在無(wú)紡布表面聚集,生成節(jié)。反應(yīng)器內(nèi)水溫通過(guò)溫度控制裝置保持在18C+了具有有效攔截作用的動(dòng)態(tài)生物膜:同時(shí)無(wú)紡布內(nèi)1C。膜出水流量通過(guò)液體流量計(jì)直接讀出。真空表部的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及大量的空隙又為微生物的生長(zhǎng)可顯示膜過(guò)濾壓差的變化。提供了良好的棲息點(diǎn)，使得無(wú)紡布本身具有物理和1.2 試驗(yàn)用水生物雙重?cái)r截作用，從而彌補(bǔ)了布一-孔徑大的不足。采用人工配水模擬生活污水，基本水質(zhì)為系統(tǒng)運(yùn)行期間發(fā)生污泥膨脹，但系統(tǒng)出水水質(zhì)并未COD 300 ~460 mg"L',NH;-N 18~30 mg'L',TP受到明顯影響,這說(shuō)明污泥膨脹對(duì)FBR處理效果影2.2~4.5 mg*L',pH 6.5~7.5,溫度18C。響很小。13分析項(xiàng)目與方法濁度: WG2-200濁度儀:COD:5B-6型COD速60000500測(cè)儀;NHjN:納氏試劑比色法;TP:鉬銻抗分光光度法:SS:重量法(ALC-110.4梅特勒-托利多電子天平、PHG-9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱)。2結(jié)果與討論1002.1濁度和 ss的去除? 運(yùn)行時(shí)間/d2”2427.30圖2為運(yùn)行期間系統(tǒng)出水濁度變化曲線。由圖圈3 FBR 運(yùn)行期間對(duì)COD去除效果2可見(jiàn)，運(yùn)行初期濁度小于4 NTU,隨著運(yùn)行時(shí)間的Fig.3 Rermoval eficiency of COD during tbe experiment ofFBR延長(zhǎng)，無(wú)紡布表面形成動(dòng)態(tài)膜，強(qiáng)化了對(duì)顆粒物質(zhì)的2.3 NH_N的去除截留作用，濁度降到了1.0 NTU以下,而且出水濁度由圖4可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),FBR穩(wěn)定。布1(15 μm)平均出水濁度為0.96 NTU,布2對(duì)NHJ-N的去除率逐漸增加。運(yùn)行后期，兩種孔徑的(1 μm)平均出水濁度為0.94 NTU,無(wú)紡布孔徑的無(wú)紡布生物反應(yīng)器對(duì)NHz-N的平均去除率大于90%,差異對(duì)濁度的去除幾乎沒(méi)有影響。經(jīng)FBR處理后的出水平均NH~N分別為2.8 mg*L和2.6mg*L',并且出水ss未檢出，說(shuō)明無(wú)紡布對(duì)顆粒性物質(zhì)有很高無(wú)紡布孔徑對(duì)NHz-N去除率影響較小。FBR優(yōu)良的的去除截留作用。硝化作用得益于無(wú)紡布高效的泥水分離作用，使世代時(shí)間較長(zhǎng)的硝化菌在反應(yīng)器中累積，不斷富集的4.0p硝化菌完成了氨氮的硝化過(guò)程。所以FBR與MBR類似，系統(tǒng)對(duì)NH~N的去除效果易受生物反應(yīng)器處士理效果影響川。劃1.5MH1.00.50.036912151821242730運(yùn)行時(shí)間/d80圜2 FBR 出水濁度變化曲線+原水NH,N+上清液NH,N !+ . INH,N一布INHNFig.2 Variation of turbidity during the experiment ofFBRFBR中的無(wú)紡布與MBR中的膜組件的關(guān)鍵作20一用在于替代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，實(shí)現(xiàn)固液分離,降低出水濁度。從以上結(jié)果可以看出,選擇無(wú)紡布替代MBR中的膜組件是可行的。圜4 FBR 運(yùn)行期間對(duì)NH-N去除效果2.2 COD 的去除Fig.4 Removal efficiency ofNH-N during the experiment ofFBR圖3為運(yùn)行期間FBR系統(tǒng)對(duì)COD的去除情況。2.4 TP的去除可以看出，兩種孔徑的無(wú)紡布(15 μm和1 μm)對(duì)由圖5可以看出，系統(tǒng)運(yùn)行前期,TP去除率較COD去除效果差別不大，平均去除率均大于90%,出高，布1、布2平均去除率均在80%以上，最高達(dá)16水處理技術(shù)第34卷第12期95%。這是由于該時(shí)期污泥增長(zhǎng)迅速,微生物大量繁濾阻力增加，無(wú)紡布被污染。被污染的無(wú)紡布過(guò)濾阻殖，微生物自身生長(zhǎng)和聚磷菌的攝磷作用使系統(tǒng)TP力包括無(wú)紡布固有阻力Rm濾餅層阻力R.和形成去除率較高。系統(tǒng)運(yùn)行后期，污泥增長(zhǎng)緩慢,磷在污的凝膠阻力R。其中污染阻力為R=R:+Rp。根據(jù)泥中大量聚集，形成高磷污泥，系統(tǒng)TP去除能力明Darcy's定律，在過(guò)濾壓差TFP為100Pa,水溫為顯下降,布1、布2平均去除率僅50%左右，最小去20°C的條件下測(cè)定各阻力值,見(jiàn)表2。從表2可以看除率只有7%。排除部分污泥后繼續(xù)運(yùn)行,TP去除率出,FBR的過(guò)濾阻力主要來(lái)自于濾餅層阻力，約占有所回升,說(shuō)明排泥是除磷的有效途徑之一。同時(shí)還總阻力的98%,而濾餅層阻力屬于可逆污染,這就可以看出，運(yùn)行期間系統(tǒng)對(duì)TP的去除率波動(dòng)較大，使得無(wú)紡布的清洗對(duì)恢復(fù)表面通量變得簡(jiǎn)單有效。試布1、布2出水TP含量時(shí)常高于上清液(上清液取驗(yàn) 采用水力清洗和次氯酸鈉藥劑清洗兩種方式考察樣于生物反應(yīng)池，位于濾布1、濾布2之前)。分析其無(wú)紡布污染恢復(fù)的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用水力清洗對(duì)原因可能是因?yàn)榛钚晕勰嗫梢晕焦鼟恫糠至姿猁}無(wú)紡布內(nèi)部污染及凝膠層污染去除效果較差,尤紡布等含磷物質(zhì),當(dāng)水中總磷含量低時(shí),在曝氣擾動(dòng)及存表面通量恢復(fù)率達(dá)74.3%;而采用0.3%的NaCIO溶在濃差的情況下,其中的磷又會(huì)釋放出來(lái)，導(dǎo)致了出液浸泡24 h后，表面通量的恢復(fù)率達(dá)到97.2%。試驗(yàn)水TP反而高于上清液的情況，同時(shí)也說(shuō)明了反應(yīng)結(jié)果表明NaCIO溶液可有效去除凝膠層污染。器中的TP主要還是通過(guò)微生物降解的。表2無(wú)紡布過(guò)濾甩力分析Table 2 Analysis of fitration resisance of non- woven fabric阻力過(guò)濾陽(yáng)力/m'占總阻力的百分比1%100總阻力R1.3206x1000E。固有阻力R_2.7471x1070.2135孔隙及凝膠阻力R。2.4265x101.84:30濾餅層阻力Rr1.2936x10097.95黑35 [V-t法除事23結(jié)論FBR對(duì)污染物具有較好的去除效果，無(wú)紡布孔85 FBR運(yùn)行期間對(duì)TP去除效果徑大小對(duì)處理效果影響甚微。兩種孔徑(15μm 和Fig.5 Removal eficiency ofTP during the experiment ofFBR1μm)的無(wú)紡布生物反應(yīng)器對(duì)ss和濁度去除效果2.5 FBR 與MBR處理效果比較極佳,對(duì)COD和NH-N的去除率均大于90%。系統(tǒng)根據(jù)以上結(jié)果可知,以15 μm和1 μm無(wú)紡布運(yùn)行前期對(duì)總磷的平均去除率大于80%,運(yùn)行后期組成布生物反應(yīng)器對(duì)模擬生活污水處理效果差別很下降到50%。FBR處理效果達(dá)到MBR工藝的小，因此選用更為廉價(jià)的15μm無(wú)紡布與MBR生96.2%,出水符合城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。物反應(yīng)器的處理效果進(jìn)行對(duì)比,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1(均被污染的無(wú)紡布過(guò)濾阻力主要來(lái)自濾餅層阻為30d平均值)?？梢钥闯觯現(xiàn)BR對(duì)模擬生活污水力,約占總阻力的98%;采用NaCIO藥劑清洗可有處理效果可達(dá)到MBR處理能力的96.2%左右，出水效去除無(wú)紡布污染。水質(zhì)符合城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T18920 2002。試驗(yàn)采用的無(wú)紡布的價(jià)格為6.5 元*m*,與中空纖維膜的價(jià)格500元.m2相去甚遠(yuǎn)，從而可大幅度衰1 FPBR與 MBR去除效果比較降低造價(jià)。Table 1 Comparison of the removal eficiency of FBR and MBR項(xiàng)目COD/ NHENTP/濁度1mgL mg+L pHmg*L' NTU參考文獻(xiàn):14.11 2.01 6.5~7.5 0.94 0.17MBR1] QinJJ, Wai M N, TaO G H, el al. Membrane bioreactor study for去除率1% 96.84 93.166.28reclamation of mixed sewage mostly from industrial sources 0出水28.80 2.80 6.5~7.5 1.24 0.96去除率1% 93.11 89.7371.56Separation and Purification Tcholog.200.53(3):296 300.2] Tao G, Kiran K, Zhao W, et al. Membrane bioreactors for water2.6 FBR 污染及清洗reclamation [. Water Science and Technolgy2005S,51 (6-7);FBR運(yùn)行過(guò)程中，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),無(wú)紡3] 李風(fēng)亭，王亮，劉華,等.膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用與431-440.布表面的濾餅層逐漸增厚,壓實(shí)，過(guò)濾壓差增大,過(guò)程恒衛(wèi)等，F(xiàn)BR工藝處理生活污水試驗(yàn)研究77新發(fā)展[].工業(yè)水處理,005,25(1);10-14.環(huán)境科學(xué)與管理，205.0):42.46.4[4] Van Der RoestHF, Van Beatem AGN, Lawrence DP. MBR-tech-8] 孟凡生, F業(yè)螺.膜生物反應(yīng)器在我國(guó)的研究發(fā)展展望印水資nology in municipal wastewater treatment: challeoging the tradi-源保005021(4);1-3.tional treatment technologies [J].Water Science and Technology,9] 邱憲鋒,張建，高寶玉，等內(nèi)循環(huán)動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器處理生活2002,46(4-5):273-280.污*I.中國(guó)環(huán)境科學(xué)2007.2():65-168.[5] Stepbeason T, Judd s, Jfferson B, et al. Membrane bioreactors[10] Fan B, Huang X. Characteristics of a slf-foming dynamic mem-for wastewater treatment [C]. London:IWA Publishing2000:brane coupled with a bioreactor for municipal wastewater treat-159-161.ment ]. Environmental Science and Technology,2002,36(23):[6] XingC H,WenX H.Qian Yet dl. Microfiltation membrane-cou-5245-5251.pled bioreactor for urban wastewater reclamation[J].Desalination,11] 楊宗政,駱欣,顧平,膜生物反應(yīng)器處理廢水硝化反硝化能力2001,141():63-73.研究[].水處理技術(shù)205,1():6-9.[7]張全忠， 韓春梅.膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題[D.RESBARCH ON FABRIC-BIOREACTOR FOR DOMESTIC SEWAGE TREATMENTCHENG Heng- weil, ZHANG Jing cheng, ZHANG Yan-ping, WANG Yan-ni?(1.Chinergy Co. Lil, Beijing 10084, China; 2.School of Municipal and Enironmenal Engineering, Harbin Insitute of Technologo,Harbin 150090, China; 3.Scool of Civil Engineering, Hebei Universily of Technology, Tianjin 300401, China)Abtact: Fabric Bioreactor (FBR) is a new tchnology composed by low price of non woven fabric instead of membrane in MBR The removalefficiencey and fouling of FBR were studied on simulated domestic wastewater treatment. The results showed that FBR had good removal eficiencies forturbidity, ss, COD and NH-N, and the two non woven fabric aperture as 15 um and I μm had ltle effet on them. The efluent quality reaches thestandard of Water Quality Standard of City Miscellaneous Water. Parallel experimental results showed that the removal fficiencies of FBR couldachieve 96.2% of MBR. The non-woveo fabric fouling could be efectively renoved by sodium bypochlorite solution, and the recovery of fabric fuxcould reach 97.2%.Kaywords: fabric-bioreactor; membrane bioreactor, sewage treatment(上接第67頁(yè))[3]顧岡維,水污染治理 技術(shù)研究[M]_上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1997:5] 謝嘉.水污染控制原理[M]成都:四川大學(xué)出版社2003:43-60.185-191.[6] 姚鳳儀尤機(jī)化學(xué)叢書(第五卷):氧、硫、硒分族[M].北京:科學(xué)[4] Kuenen J G. Colourless sulphur bateria and their role in the sul-出版社,1998:170-215.phur clelJ].PI Sil.1975,43:49-76.6STUDY ON THREE-PHASE AEROBIC BIO-FLUIDIZED BED FOR DESULFURIZATION OFWASTEWATER IN AN INNER CIRCULATIONLIU Xian shu, DING Sang-lan, LIU Min(College of Archieture and Enironmen, Sichuan unienity, Chengedu 610065, China)Abetnot: Appling inner cireular serobic bio-nluidized bed to simulant sulf-wastewater by the meidium of granular active carbon, aimming to explore themain factors afectig the efet of the reactor, and to seck a reasonable operational parameters.Results showed thar, for dfferet sulide load, there is anoptimum lotal volume of araion, which makes the reactor eficiency above 92%; the decrease of HRT and the increase of sulfide consistency will他duce the eficiency of sulfde removal, increasing the aeration will enhance the ability of reactor; there is no influence to the eficieacy when the influeatpH changes from 7.5-8.5; the loss ratio of sulide in the tail gas and the consisency of the efluent sulide is a positive crelation, and other infuent pHvalue to a certain extent; When the water in the reactor was milly white turbidity-like, it reaches the best operational effect.Kaywords; three phase aerobic bio-fuidized bed of iner circulation; active cartbon; sulide volume load; air capacity