天津造紙CMBR處理生活污水的試驗研究仇婷王穎2(1山東省淄博市環(huán)境保護宣教中心,山東,250302濉坊科技學院建筑工程學院,山東,262700)摘要傳統(tǒng)MBR工藝多采用活性污泥法處理污水,但此工藝生物去除氮磷效果差,流程復雜,操作管理麻煩。為此本文采用復合膜生物反應(yīng)器(CMBR)的方法處理小區(qū)生活污水,該實驗表明MBR抗沖擊負荷能力強,生物脫氮除磷效率高,減緩膜污染,適合污水的分散處理,在小區(qū)污水處理回用中具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:復合膜生物反應(yīng)器污水處理試驗研究傳統(tǒng)MBR工藝中,生物反應(yīng)器多采用活性污泥法,但此工藝生物去除氮磷效果差,一般需增設(shè)前置反硝化段來處理,工藝流程復雜,操作管理麻煩。為此,一種改良的MBR新工藝——復合膜生物反應(yīng)器( Composite Membrane bio- Reactor,CMBR)在污水生物處理工藝中,越來越受到人們的重視叫,它具有抗沖擊負荷能力強,生物脫氮除磷效率高,減緩膜污染,流程短,占地面積小等諸多優(yōu)點2,適合污水的分散處理,在小區(qū)污水處理回用中具有廣闊的應(yīng)用前景但目前我國的應(yīng)用實例較少,為推進CMBR的工程化中律應(yīng)用,本試驗在原有MBR的活性污泥池中投加彈性立體填料,形成復合膜生物反應(yīng)器——生物接觸氧化圖1試驗工藝流程圖法和聚偏氟乙烯中空纖維超濾膜組件組合工藝對小12工藝流程區(qū)生活污水的處理進行研究。生物接觸氧化法和膜生物反應(yīng)器相結(jié)合的復合MBR處理工藝、設(shè)計水量0.5m/h,主要包括以下幾1廢水水質(zhì)及工藝流程個部分(見圖1):(1)進水系統(tǒng):來水經(jīng)集水井內(nèi)格柵1.廢水水質(zhì)處理后進入調(diào)節(jié)池,由潛污泵提升至膜生物反應(yīng)器試驗原水取自青島理工大學總排污口處的集水中。(2)反應(yīng)系統(tǒng):反應(yīng)器有效容積3.5m3,前后兩格井,污水主要為教職工辦公樓及學生宿舍產(chǎn)生的生串聯(lián)。膜組件置于第二格反應(yīng)器中,采用天津膜天活污水。水質(zhì)具體情況如表1所表1試驗所用廢水水質(zhì)膜工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的浸入式中空纖維膜組件(簾式)FP-AI系列的膜片3片,膜孔徑0.2μm,膜測定指標分析方法面積12.5m片;反應(yīng)器中裝有彈性立體填料56CODCr( mg/L) 149.5-540.3HB-1型多功能消解裝置根,充填率為60%;采用穿孔曝氣。(3)出水系統(tǒng):通BOD5(mg/L)51.3-246.5儀器法過自吸離心泵抽吸出水,由時間繼電器和中間繼電395-804過硫酸鉀氧化紫外分光光度法器控制出水時間間隔,出水10min,停止3min。NH4-5463.3納式試劑光度法3279過硫酸鉀消解氯化亞錫還原光度法2試驗啟動收稿日期:2013-8-1釆用接種培馴法,接種污泥取自青島李村河污天津造紙水處理廠O段曝氣池的回流污泥,含水率95%左約一個月以后,經(jīng)生物鏡檢,填料表面已生成良好的右,MIS為2000mg,呈土黃色,鏡檢生物相良好,生物膜,試驗進入運行階段。能看到大量鐘蟲、輪蟲等,比較活躍。投入污泥后向水中投加促進微生物生長的營養(yǎng)物質(zhì),依靠人工3試驗結(jié)果分析培養(yǎng),使微生物富集在填料上,逐步形成生物膜。大3.1對COD的去除效果分析一進水ner(mg/1)2號反應(yīng)器上清液 DDer(ng/1膜出水cr(mg/1)00Cr總?cè)コ?xx…。1357911行田2溫第團3算源4417運行時間CD圖2cOD濃度及去除效果圖一進水氨氮(ng/1)2號反應(yīng)器上清液氨氮ong/1)一膜出水氨氮(ng/1)一氨氮總?cè)コ蕀入人、人日四1030100量疊1913172223374哲但運行時間圖3NH4+N濃度及去除效果圖天津造紙0.70.60.B三0.4燃為0.30.20.1取樣次數(shù)圖4出水濁度變化圖一進水總氮(nm8/1)一上液總氫(ng/1)一國出水總都(mg/1-解一總?cè)コ?35791115171923322333337443447451運行時間(d圖5TN濃度及去除效果圖系統(tǒng)進水COD濃度變化較大,但出水COD②膜組件的截留作用。隨著運行時間的延長,反直較為穩(wěn)定,出水濃度小于383mg,膜出水COD應(yīng)器內(nèi)懸浮污泥在膜組件表面上不斷積累、壓縮,形濃度平均值183mg/L,平均去除率達94%。系統(tǒng)能成了濾餅層以及凝膠層,對水中可溶性分子有很好很好地去除有機物主要歸功于兩方面的截留和降解作用,即使上清液COD濃度出現(xiàn)波①反應(yīng)器內(nèi)的生物降解作用。由圖2可知,系統(tǒng)動,出水COD也保持在一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)。內(nèi)的微生物懸浮態(tài)微生物和附著態(tài)微生物承擔了去32對NH+N的去除除有機物的主要作用,平均去除率為84%。從圖3可知,出水NH4+N濃度和上清液NH4一進水總磷(g1)一上清液總磷(mg/1)出水總磷(u/1)-總?cè)コ?09876就54215西10國01367911131617192122333373414345474951運行時間(d)圖6TP濃度及去除效果圖15101591317212529運行時間(d圖7膜通量的變化N濃度相差不大,這是因為NH4N在水中是以水和滿足《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GBT氨離子的形式存在,可自由穿過膜的微孔,膜的攔截18921-2002)標準的要求。作用對氨氮的去除無貢獻,而NH4+N的去除主要34對總氮的去除依靠生物反應(yīng)器中微生物的硝化作用。系統(tǒng)對由圖5可以看出:系統(tǒng)取得了較高的TN去除NH4-N有很好的去除效果,平均去除率達956%,效果,去除率可達63.1%以上,而膜對TN的去除作出水濃度小于55mg/,這主要是膜組件將硝化細用很小,總氮的去除主要依靠生物同化作用。CMBR菌攔截在曝氣池內(nèi),較長的泥齡使世代時間較長的中填料上附著生長的生物膜,其表面和污水不斷接硝化細菌的數(shù)量逐漸增加,硝化反應(yīng)進行徹底觸,從中獲得足夠的溶解氧,處于好氧狀態(tài),膜表面33對濁度的去除生長的硝化細菌,可將水中的NH4N轉(zhuǎn)化為NO從圖4可以看出,系統(tǒng)出水濁度平均值為0.54mg/,N,而生物膜內(nèi)部則因為氧供應(yīng)不足而形成缺氧或天佛紙厭氧區(qū),創(chuàng)造了適合反硝化細菌生長的環(huán)境,反硝化剩余污泥量減少;世代時間較長的微生物,如硝細菌利用膜表面硝化細菌的產(chǎn)物NO、-N,將其還原化菌、氨化菌、反硝化菌優(yōu)先固著在生物膜上為N2,從而達到脫氮提高了系統(tǒng)的脫氮能力;微生物構(gòu)成了一個由3.5對總磷的去除細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物等多個營從圖6中可以看出:系統(tǒng)對磷的去除可達55.4%養(yǎng)級組成的復合生態(tài)系統(tǒng),提高了CMBR對水以上,最高可達64.3%。系統(tǒng)中填料內(nèi)部存在厭氧環(huán)質(zhì)水量的適應(yīng)能力;隨著生物膜厚度的增加,填境,聚磷菌的放磷和吸磷過程同時存在,控制好反應(yīng)料內(nèi)部存在厭氧環(huán)境,形成生物膜外層為好氧器內(nèi)的條件在一定程度上達到強化除磷作用。系統(tǒng)層而內(nèi)層為缺/厭氧層的微環(huán)境,一方面聚磷菌出水最小為1.3mg/,不能夠滿足《城市污水再生利的釋磷和吸磷作用同時存在,另一方面缺氧層用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GBT18921-2002)標準的的形成有利于加強生物反硝化能力,可在好氧要求。反應(yīng)器內(nèi)利用附著微生物同時進行硝化和反硝3.6膜通量的變化化過程,強化系統(tǒng)的脫氮除磷試驗中膜兩側(cè)壓差為0.02Mpa,膜通量隨時間的衰減變化見圖7。在0018Mpa的壓差下,膜片的5結(jié)論清水通量為20.35L/m2·h。膜通量的變化可大致分(1)CMBR在處理生活污水過程中,對 CODNH+N為兩個階段:投人運行的前11天屬于快速下降階和濁度均有著較高地去除效果,出水COD小于38.3段,膜通量由20.35L/m2h降至13.211/m2h,下mg、NHN低于5.5mg/,濁度在0.6mg/以下,滿降為初始通量的65%;自第11天開始逐漸進入緩足城市雜用水水質(zhì)標準慢下降階段。在過濾初期由于泵的抽吸作用,污染物(2)系統(tǒng)脫氮除磷效果好,TN和TP去除率可達在膜面迅速積累,膜孔被小分子物質(zhì)堵塞而導致膜到63.1%、554%以上。過濾性能快速下降;運行后期隨著膜表面污染物質(zhì)(3)膜組件運行過程中,過濾初期膜通量快速下濃度的升高,由膜面向主流方向的擴散作用增強,兩降,運行后期逐漸進入緩慢下降階段;運行到51天,種作用力達到平衡,形成較為穩(wěn)定的膜污染層,即進膜通量已下降為初始通量的392%。入膜過濾阻力緩慢增長期。運行到51天,膜通量下降為初始通量的39.2%。此時需要對膜組件采取參考文獻措施恢復通量,采用自來水洗——NaCO堿洗1艾翠玲,賀廷齡,董良飛,周孝德.復合膜生物反HCl酸洗后,膜通量恢復至96%左右。應(yīng)器處理生活污水的特性團長安大學學報(建4CMBR系統(tǒng)的特點分析筑與環(huán)境科學版),2004,21:56-57,62 Till Sw, Judd S and McLoughin B. Reduction of與活性污泥法—MBR工藝比較.CMBR具有faecal coliform bacteria in sewage effluents using a自身的獨特優(yōu)勢,能更好地去除有機物、氮磷,更強microporous polymeric membranes []. Wat Rws的抗神擊負荷能力,減少污泥膨脹和剩余污泥等H51998,32:1417-1422這與系統(tǒng)中復合微生物——懸浮態(tài)和附著態(tài)微生物B3] Ueda T. and horan n. J Fate of indigenous bacter有著密切關(guān)系。iophage in a membrane bioreactor U. Wat ResCMBR系統(tǒng)中,填料的介入為微生物提供了2000,342151-2159更加有利的生存環(huán)境。絲狀菌優(yōu)先生長在生物4]李軍,夏定國,趙琦,聶梅生。淹沒復合式膜生物膜上,可有效改善活性污泥中因絲狀菌的大量反應(yīng)器技術(shù)囚城市環(huán)境與城市生態(tài),2001,14:繁殖而導致的污泥膨脹問題,同時還可以利用絲狀菌較強的分解能力,提高復合生物反應(yīng)器阿5白昊陽,邢國平,徐斌,田寶義,王曉華.復合的處理效果;在生物膜中生長著高次營養(yǎng)水平MBR處理洗浴廢水并回用囚中國給水排水生物,特別是在生物膜底部厭氧層的厭氧菌能2004,20:90-92夠降解耗氧過程合成的剩余污泥,從而使總的