一体式AO膜生物反映器技术

一体式A/O膜生物反映器技术
中国，石化行业是用水大户，也是排污大户，实现污水净化回用具有社会、经济、环保的多重效益，同时增进国民经济和社会的可持续进展。

桑德公司将污水处置高新技术--膜生物反映器技术引入石化废水处置领域，就石化废水进行净化处置后回用作为工业用水补充水，寻觅完全解决石化炼油废水达标排放并污水资源化的加倍经济、合理、有效的处置方式，开发研究了一体式A/O膜生物反映器技术，为石化行业污水处置与回用提供一条全新的解决方案。

一体式A/O膜生物反应器技术组合了膜生物反应器（MBR）与A/O法脱氮处理工艺的优点，克服了传统生物处理工艺在出水方式上的局限性，以超滤或微滤膜组件代替二沉池，实现污泥与净化水的固液分离，同时维持生物反应器内的高生物量。

膜的过滤作用，使生物处理的效果进一步强化，系统容积负荷高，占地面积小，对难降解有机物和氨氮去除率高，出水水质远远优于传统生物处理工艺，低BOD、SS和菌类。

炼油废水处理厂出水达到回用水的指标要求，即：COD￠20mg/l，NH3-N￠1mg/l，SS￠15mg/l，油￠l。

利用一体式A/O膜生物反应器技术具体处理流程为：
同传统工艺比较，充分表现了其低投资、占地省、运行本钱低的长处，具有良好的投资效益比。

投资省
一体式A/O膜生物反映器污泥浓度高，容积负荷高，停留时刻短，池容比传统A/O池容减少125%；膜生物反映器以超（微）滤膜组件代替传统生物处置中的二沉池，省去了二沉池系统，处置分离效率高，出水低SS、BOD5，水质好，无需混凝、过滤等后处置工序；泥龄长，剩余污泥产量低，污泥处置工艺的占地少。

与传统A/O 法相较，整个工艺流程减少占地约60%，总投资总额减少15%。

运行管理方便，本钱低
一体式A/O膜生物反映器工艺采用膜过滤的出水方式，出水与污泥性状好坏无关，因此出水水质稳固，日常保护量少；生物反映器内截留的生物量高，污泥负荷低，抗冲击负荷能力强，系统稳固性高；因泥龄长，反映器内无需污泥回流，污泥产量少，后期处置费用低。

因此运行管理十分方便。

一体式A/O膜生物反应器处理工艺与传统A/O工艺相比，流程简单，虽然膜在使用5年左右需要进行更换，但出水质量高、设备和构筑物相对较少，所需的动力、水、药剂和活性炭更换费用较少，工程维修费用低，通过技术经济分析可知，总的运行成本比传统A/O 工艺低20%，总成本低25%。

一体式膜—生物反映器处置洗浴污水
膜—生物反映器是把生物处置与膜分离相结合的一种组合工艺，它不仅能高效地进行固液分离，取得能够直接回用的稳固出水，而且可在生物反映池内维持高浓度的微生物量，提高处置装置的容积负荷，节省占地面积。

另外，该工艺剩余污泥产量低，操作管理方便［1］。

洗浴污水大多产生于公共浴室、宾馆等地，一般水量大而有机物含量低，是污水资源化的重要水源，经适当处理后可回用于绿化、冲洗厕所等。

1 实验装置与方式
工艺流程
一体式中空纤维膜—生物反映器的中试装置设在清华大学东北
浴室周围，用于处置学生浴室的洗浴污水，其工艺流程如图1所示。

整个装置主要由生物反映池和膜组件两部份组成。

生物反映池尺寸为0.9 m×0.93 m×2 m，有效容积为1.5 m3，内部被隔板分为升流区和降流区两部份。

聚乙烯中空纤维微滤膜组件共有8块，膜总面积32m2，分两层置于反映池升流区。

膜组件下设有穿孔管，曝气量控制在35～50 m3/h。

压差计用于监测在运行进程中膜过滤压差的转变。

液位控制器用于控制生物反映池液面使之恒定。

电子流量计用于测定膜出水的瞬时流量和累计流量。

图1膜—生物反映器中试工艺流程图
洗浴污水经0.9 mm的不锈钢筛网过滤后进入高位水箱，再流入生物反映池，有机物被活性污泥中的微生物分解，混合液在出水泵的抽吸作用下经膜过滤后形成处置出水。

出水泵采用间歇方式运行，即开13min，停4 min。

整个系统的设计处置能力为10 m3 /d，水力停留时刻(HRT)为 h，实验进程没有人为排泥。

实验用水水质
实验污水水质如表1所示。

测试项目与方式
测试项目包括各类常规水质指标，均采用国家环保局《水和废水监测分析方式》中的标准方式进行监测。

2 实验结果与分析
污染物去除效果
图2为原水、生物反映池上清液和膜过滤出水的COD转变情形和系统各部份对COD 的去除效果。

图2 COD去除效果
从图2能够看出，整个系统对COD的去除率为%～100%，出水COD 浓度稳固在40 m g/L以下。

活性污泥对COD的去除起到了主要作用，在进水COD为130～322mg/L的情况下，生物反映池上清液的COD浓度一般都低于100 mg/L，但其处置性能不够稳固，C OD去除率在42%～85%之间波动。

膜对系统的稳固出水起到了重要作用，弥补了生物反映池处置性能的不稳固，提高了系统整体的抗冲击负荷能力，使COD 去除效率维持在较高水平。

图3为原水、生物反映池上清液和膜过滤出水的阴离子洗涤剂(LAS)浓度转变及系统各部分对LAS的去除效果。

图3LAS去除效果
由图3可见，生物反映池上清液和膜过滤出水中LAS浓度大体相等，虽然进水LAS浓度很高，在～ mg/L之间转变，但系统出水始终＜ mg/L。

整个系统和生物反映池部份对LAS的去除率均在98%以上。

以上结果说明LAS的去除主要靠生物反应池中微生物的分解作用，膜对LAS的截留作用很小。

系统出水水质
表2汇总了系统稳固运行后的膜出水水质与建设部公布的生活杂用水回用标准—19 89)的主要项目比较。

大肠菌群在运行前期未检出，故在运行后期没有继续检测，但发觉膜内表面滋长有微生物，可能对出水会造成必然影响。

其余各项出水水质指标均知足杂用水回用标准，也就是说，膜出水只需经简单消毒处置就可以够安全回用于冲厕、绿化、扫除、洗车等场合。

容积负荷与污泥负荷
膜—生物反映器中膜的高效截留作用使微生物全数截留于生物
反映池中，不仅维持了较高的污泥浓度和容积负荷，而且能够增强反映池的抗冲击负荷能力。

在实验进程中，容积负荷和污泥负荷与传统活性污泥工艺相较波动较大［容积负荷波动于～ kgCOD/(m3· d)，污泥负荷波动于～ kgCOD/(kgVSS·d)］，但这种波动没有对COD和
LAS的去除效果产生影响，充分显示了膜—生物反映器的抗冲击负荷能力。

另外，实验达到的最大容积负荷UV为 kgCOD/(m3·d)，相当于活性污泥法的2～3倍。

膜通量和膜过滤压差的转变
为减缓启动阶段的膜污染，须分阶段由小到大控制膜通量。

第一将膜通量控制在6.25 L/( m2·h)运行一段时刻，然后慢慢增大至9.4L/(m2·h)、13.125 L/(m2·h) ，最后稳固于13.75 L/(m2·h)不变。

运行125 d后，由于膜过滤压差较高而从头将膜通量降低至11 L/(m2·h)左右。

试验运行前期膜过滤压差增长迅速，经分析可能是由于污泥沉积在膜表面所致，因此分别在运行至第34、60、90和100 d时停止进、出水，只维持曝气，企图去除膜面污泥层，对膜的过滤性能进行恢复。

从膜过滤压差的变化情况来看，第34 d和60 d的恢复效果较好，但第90 d以后的恢复效果不太好，尤其是第100 d，几乎无恢复效果。

运行至21 6 d，膜过滤压差上升到了60kPa，运行停止。

膜污染分析
为了解造成膜污染的原因，运行第208 d时剪下一段膜丝进行电镜观察(见图4)。

能够看出，膜外表面污泥沉积情形很不均匀(图
4a)。

在膜丝内部负压和膜面紊流形成的剪切力等双重作用下，有些污泥在膜外表面的局部沉积下来，这些沉积污泥由丝状真菌、放线菌、
球菌和杆菌组成。

丝状真菌表面轮廊清楚，产生的分泌物较少，而其余菌种周围都有厚厚的一层分泌物。

这些分泌物不仅对凝结菌胶团起到了重要作用(图4b)，还附着于膜表面或进入膜的孔道成为膜表面凝胶层的重要组成物质(图4c)。

另一方面凝胶层对膜外表面的污染相当普遍，整体来看形成得相对均匀，但从小范围来看厚度不同较大，转变于0～5μm之间(图4c)。

膜内表面微生物的滋生也是膜污染的一个重要原因(图4 d)。

在膜的内表面均匀生长了一层以丝状真菌为骨架、球菌和杆菌相附着的薄薄的微生物层，这些微生物也分泌出一些代谢产物，但比膜外表面少得多。

膜内表面污染主要以微生物层为主。

百度文库- 让每个人平等地提升自我
11图4 运行第208 d的膜外、内表面电镜照片
3 结论
①一体式膜—生物反映器工艺用于处置并回用洗浴污水在技术上是可行的。

实验表明，无论进水水质如何转变，均能取得优质而稳固的膜过滤出水：COD＜40mg/L、NH3-N＜ mg/L、LAS＜ mg/L，且无色无味、无SS，符合建设部公布的生活杂用水回用标准。

②在膜—生物反映器中活性污泥对COD和LAS的去除起主要作用，而膜分离对维持稳固的系统出水起到了重要作用。

③膜—生物反映器的实验容积负荷UV为～ k gCOD/(m3·d)，污泥负荷Ua为～ kgCOD/(kgVSS·d)，二者随进水水质波动较大，但由于膜—生物反映器抗冲击负荷能力较强，这一波动没有影响系统出水水质。

④系统在没有对膜进行任何化学清洗的条件下持续运行了216 d。

⑤电镜观察表明，膜外表面污泥层的沉积、凝胶层的增厚和膜内表面微生物的滋长是造成膜污染的主要原因。