膜-序批式生物反应器处理生活污水.

环 境 工 程
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2006 年 4 月第 24 卷第 2 期
膜-序批式生物反应器处理生活污水＊
高玉兰1 , 2 冯旭东1 汪 苹1
(1.北京工商大学化学与环境工程学院 , 北京 100037;2.皖西学院城市建设与环境系 , 安徽六安 237012)
摘要 采用膜-序批式生物反应器处理生活污水 , 在不排泥条件下考 察了系 统连续运 行的稳 定性 。 结 果表明 :在气 水 比为 35∶1、运行周期为 5.75 h 时 , 系统出水稳定 , CODCr 、氨氮和 浊度平均去除率分别 为 89.8%、99.3%、99.6%;膜自 身 的平 均去除率分别为 10.2%、0.1%、9.5 %。 膜分离过程强化了系统处 理效果 ;膜操作压 力(TMP)上升 缓慢 , 出水水 质 优于生活杂用水水质标准 。 关键词 膜-序批式生物反应器 生活污水 氨氮
从图 2 中还可发现 , 在系统运行的第 16 ～ 32 d 时 段内 , 反应器上清液 CODCr 去除率较低 , 且波动较大 , 这可能是因为在此期间进水 CODCr 浓度较低 , 曝气量 充足 , 使得反应器内一部分较难降解有机物进一步降 解为小分子有机物 , 不能被膜及膜表面形成的凝胶层 截留 ;另一方面 , 氧过量使反应器内一些老化微生物 发生自溶 , 加上可溶性微生物代谢产物的积累等导致 反应器上清液 CODCr 浓度上 升[ 4] , 去除率明 显下降 。 随后 , 反应器上清液 CODCr 去除率又逐渐提高 , 这可
试验采用膜-序批式生物反应器 处理生活污水 , 研究了系统在不排泥条件下 , 污染物的去除效果及系 统连续运行的稳定性 ;通过膜组件在沉降阶段结束时
对反应器上清液进行抽滤 , 考察膜操作压力的变化 。 研究表明 , 系统出水水质优于建设部颁布的生活杂用 水水质标准 。
1 试验装置与方法 1.1 试验装置
试验采用一体式膜生物反应器 , 试验装置如图 1 所示 。 生物反应 器为有机玻璃 长方体 , 有 效容积为
56 L , 反应器内装有隔板 , 将反应器分成容积大致相 等的两部分 , 膜组件放置在隔板一侧 , 另一侧装有搅 拌装置 。 采用空压机利用砂型曝气头向反应器供氧 ,
并将曝气头均匀固定在一钢管上 , 使其成为一整体放 置在膜组件下方 , 曝气量由转子流量计控制 。 在曝气 反应阶段 , 反应器内一侧将形成上升流 , 另一侧为下 降流 , 从而使反应器曝气均匀 , 强化传质效果[ 2] 。 为 减缓膜污染引起的压力上升 , 对该系统采用恒流操作 和间歇抽吸的方法[ 3] , 设定抽吸 15 min , 停抽 5 min 。 试验膜组件采用国产外压型中空纤维微滤膜 , 材质为 ＊ 北 京 市教 委 科 技发 展 项目(KM200510011006)
能是因为反应器内积累的可溶性微生物代谢产物随 着时间的延长会被进一步降解 。 刘锐曾在不排泥条 件下对一体式膜生物反应器污染物去除效果及微生 物代谢特性进行的研究中也得出相似的结果[ 4] 。 2.2 氨氮去除效果
试验原水为北京某大学校园中水站生活污水 , 接 种污泥为北京市北小河污水处理厂二沉池回流污泥 , 采用试验原水对污泥进行同步驯化 , 经过 1 个月达到 稳定 。原水水质如表 1 。
表 1 原水水质
CODCr
BOD5
氨氮
(mg·L -1) (mg·L -1) (mg·L -1) pH
1 44.5 ～ 544.8
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图 2 COD Cr去除效果
由图 2 知 , 在整个运行期间 , 进水 CODCr 浓度在 144.5 ～ 544.8 mg L , 平均为 334.3 mg L , 系统膜出水 CODCr 值在 15.1 ～ 39.1 mg L , 平均为 27.7 mg L , CODCr 总去除率在 76.0 %～ 97.1 %, 平均为 89.8 %;上清液 CODCr浓度在 30.1 ～ 94.8 mg L , 平均为 55.5 mg L , 生 物反 应器 CODCr 去 除率 在 41.7 % ～ 93.8 %, 平 均为 79.7 %。 膜出水与上清液 CODCr 去除率的比较表明 :
聚偏氟 乙烯 , 膜 孔径 0.2 μm , 单片膜 组件表面 积为 1 m2 。
图 1 试验装置示意图
1.2 试验方法 在不排泥条件下 , 膜生物反应器采用缺氧-好氧
工艺运行 , 分为瞬时进水 、缺氧搅拌 、曝气反应 、沉淀 和间歇排水阶段 , 各阶段均由时间继电器控制 。在气 水比为 35∶1 、运行周期为 5.75 h 下系统连续运行 , 考 察系统对污染物的去除效果 。 另外 , 在运行期间未对 膜组件进行任何清洗 , 观察膜操作压力变化情况 。
62.1 ～ 381.4
36.1 ～ 110.5
7.5～ 8.5
浊度 度
SS
水温
(mg·L 0 17 ～ 28
2 结果与讨论 2.1 CODCr 去除效果
在 48 d 的连续运行期间 , 系统出水和反应器上 清液 CODCr 值及其去除率见图 2 。
环 境 工 程
膜出水 CODCr 去除率与反应器上清液 CODCr 去除率变 化趋 势 基 本 相 同 , 但 膜 出 水 CODCr 变 化 较 上 清 液 CODCr 变化要平缓的多 , 膜自身 CODCr 去除 率贡献为 1.4 %～ 34.3 %, 平均为 10.2 %, 说明膜能有效截留生 物反应器内的有机大分子物质 , 强化了系统对 CODCr 的去除效果 , 使膜生物反应器具有较强的抗冲击负荷 能力 , 对系统稳定运行发挥着重要作用 。
0 引言 膜-序批式生物反应器是膜分离技术与 SBR 工艺
的有机结合 , 它不仅保留了传统 SBR 工艺抗冲击负 荷能力强 、氧转移效率高 、工艺简单 、微生物活性高等 一系列优点[ 1] , 而且通过膜的截留使世代周期长的硝
化细菌在反应器内积累 , 提高了系统的硝化效果 。 另 外 , 由于膜的高效截留作用可大大改善传统 SBR 工 艺固液分离效果不好的弊端 , 缩短 SBR 运行周期 , 提 高系统出水水质 。