CMBR處理生活污水的試驗研究

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(xué)院建筑工程學(xué)院,山東,262700)摘要傳統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器(CMBR)的方法處理小區生活污水,該實(shí)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,在小區污水處理回用中具有廣闊的應用前景。關(guān)鍵詞:復合膜生物反應器污水處理試驗研究傳統MBR工藝中,生物反應器多采用活性污泥法,但此工藝生物去除氮磷效果差,一般需增設前置反硝化段來(lái)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——復合膜生物反應器( Composite Membrane bio- Reactor,CMBR)在污水生物處理工藝中,越來(lái)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(diǎn)2,適合污水的分散處理,在小區污水處理回用中具有廣闊的應用前景但目前我國的應用實(shí)例較少,為推進(jìn)CMBR的工程化中律應用,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工藝流程區生活污水的處理進(jìn)行研究。生物接觸氧化法和膜生物反應器相結合的復合MBR處理工藝、設計水量0.5m/h,主要包括以下幾1廢水水質(zhì)及工藝流程個(gè)部分(見(jiàn)圖1):(1)進(jìn)水系統:來(lái)水經(jīng)集水井內格柵1.廢水水質(zhì)處理后進(jìn)入調節池,由潛污泵提升至膜生物反應器試驗原水取自青島理工大學(xué)總排污口處的集水中。(2)反應系統:反應器有效容積3.5m3,前后兩格井,污水主要為教職工辦公樓及學(xué)生宿舍產(chǎn)生的生串聯(lián)。膜組件置于第二格反應器中,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:通BOD5(mg/L)51.3-246.5儀器法過(guò)自吸離心泵抽吸出水,由時(shí)間繼電器和中間繼電395-804過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法器控制出水時(shí)間間隔,出水10min,停止3min。NH4-5463.3納式試劑光度法3279過(guò)硫酸鉀消解氯化亞錫還原光度法2試驗啟動(dòng)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(chǎng)O段曝氣池的回流污泥,含水率95%左約一個(gè)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(jìn)入運行階段。能看到大量鐘蟲(chóng)、輪蟲(chóng)等,比較活躍。投入污泥后向水中投加促進(jìn)微生物生長(cháng)的營(yíng)養物質(zhì),依靠人工3試驗結果分析培養,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(jìn)水ner(mg/1)2號反應器上清液 DDer(ng/1膜出水cr(mg/1)00Cr總去除率%xx…。1357911行田2溫第團3算源4417運行時(shí)間CD圖2cOD濃度及去除效果圖一進(jìn)水氨氮(ng/1)2號反應器上清液氨氮ong/1)一膜出水氨氮(ng/1)一氨氮總去除率m入人、人日四1030100量疊1913172223374哲但運行時(shí)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取樣次數圖4出水濁度變化圖一進(jìn)水總氮(nm8/1)一上液總氫(ng/1)一國出水總都(mg/1-解一總去除事135791115171923322333337443447451運行時(shí)間(d圖5TN濃度及去除效果圖系統進(jìn)水COD濃度變化較大,但出水COD②膜組件的截留作用。隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng),反直較為穩定,出水濃度小于383mg,膜出水COD應器內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濃度出現波①反應器內的生物降解作用。由圖2可知,系統動(dòng),出水COD也保持在一個(gè)比較穩定的狀態(tài)。內的微生物懸浮態(tài)微生物和附著(zhù)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(jìn)水總磷(g1)一上清液總磷(mg/1)出水總磷(u/1)-總去除率709876就54215西10國01367911131617192122333373414345474951運行時(shí)間(d)圖6TP濃度及去除效果圖15101591317212529運行時(shí)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(mǎn)足《城市污水再生利用景觀(guān)環(huán)境用水水質(zhì)》(GBT氨離子的形式存在,可自由穿過(guò)膜的微孔,膜的攔截18921-2002)標準的要求。作用對氨氮的去除無(wú)貢獻,而NH4+N的去除主要34對總氮的去除依靠生物反應器中微生物的硝化作用。系統對由圖5可以看出:系統取得了較高的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,較長(cháng)的泥齡使世代時(shí)間較長(cháng)的中填料上附著(zhù)生長(cháng)的生物膜,其表面和污水不斷接硝化細菌的數量逐漸增加,硝化反應進(jìn)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(cháng)的硝化細菌,可將水中的NH4N轉化為NO從圖4可以看出,系統出水濁度平均值為0.54mg/,N,而生物膜內部則因為氧供應不足而形成缺氧或天佛紙厭氧區,創(chuàng )造了適合反硝化細菌生長(cháng)的環(huán)境,反硝化剩余污泥量減少;世代時(shí)間較長(cháng)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(zhù)在生物膜上為N2,從而達到脫氮提高了系統的脫氮能力;微生物構成了一個(gè)由3.5對總磷的去除細菌、真菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等多個(gè)營(yíng)從圖6中可以看出:系統對磷的去除可達55.4%養級組成的復合生態(tài)系統,提高了CMBR對水以上,最高可達64.3%。系統中填料內部存在厭氧環(huán)質(zhì)水量的適應能力;隨著(zhù)生物膜厚度的增加,填境,聚磷菌的放磷和吸磷過(guò)程同時(shí)存在,控制好反應料內部存在厭氧環(huán)境,形成生物膜外層為好氧器內的條件在一定程度上達到強化除磷作用。系統層而內層為缺/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(mǎn)足《城市污水再生利的釋磷和吸磷作用同時(shí)存在,另一方面缺氧層用景觀(guān)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。反應器內利用附著(zhù)微生物同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝3.6膜通量的變化化過(guò)程,強化系統的脫氮除磷試驗中膜兩側壓差為0.02Mpa,膜通量隨時(shí)間的衰減變化見(jiàn)圖7。在0018Mpa的壓差下,膜片的5結論清水通量為20.35L/m2·h。膜通量的變化可大致分(1)CMBR在處理生活污水過(guò)程中,對 CODNH+N為兩個(gè)階段:投人運行的前11天屬于快速下降階和濁度均有著(zhù)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(mǎn)降為初始通量的65%;自第11天開(kāi)始逐漸進(jìn)入緩足城市雜用水水質(zhì)標準慢下降階段。在過(guò)濾初期由于泵的抽吸作用,污染物(2)系統脫氮除磷效果好,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(guò)濾性能快速下降;運行后期隨著(zhù)膜表面污染物質(zhì)(3)膜組件運行過(guò)程中,過(guò)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(jìn)入緩慢下降階段;運行到51天,種作用力達到平衡,形成較為穩定的膜污染層,即進(jìn)膜通量已下降為初始通量的392%。入膜過(guò)濾阻力緩慢增長(cháng)期。運行到51天,膜通量下降為初始通量的39.2%。此時(shí)需要對膜組件采取參考文獻措施恢復通量,采用自來(lái)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。應器處理生活污水的特性團長(cháng)安大學(xué)學(xué)報(建4CMBR系統的特點(diǎn)分析筑與環(huán)境科學(xué)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這與系統中復合微生物——懸浮態(tài)和附著(zhù)態(tài)微生物B3] Ueda T. and horan n. J Fate of indigenous bacter有著(zhù)密切關(guān)系。iophage in a membrane bioreactor U. Wat ResCMBR系統中,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(cháng)在生物4]李軍,夏定國,趙琦,聶梅生。淹沒(méi)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(wèn)題,同時(shí)還可以利用絲狀菌較強的分解能力,提高復合生物反應器阿5白昊陽(yáng),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(cháng)著(zhù)高次營(yíng)養水平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(guò)程合成的剩余污泥,從而使總的