兩種膜生物反應(yīng)器處理印染廢水的比較
膜生物反應(yīng)器由膜分離系統(tǒng)和生物反應(yīng)器兩部分組成，其中膜分離系統(tǒng)主要起截留作用，而生物反應(yīng)器對(duì)水中有機(jī)污染物的去除起著決定性的作用，因而研究與膜系統(tǒng)匹配的生物反應(yīng)器的類(lèi)型、運(yùn)行條件對(duì)提高膜生物反應(yīng)器的處理效果和擴(kuò)大其適用范圍具有十分重要的意義。 作者著重研究了采用分離式膜生物反應(yīng)器處理印染廢水時(shí)生物反應(yīng)器的類(lèi)型選擇及其對(duì)處理效果的影響，其中生物反應(yīng)器采用兩種不同流態(tài)的好氧生物接觸氧化形式：一種是上流式接觸氧化柱，內(nèi)裝自制的凹凸棒填料；另一種為接觸氧化槽，內(nèi)裝彈性立體填料。
1 試驗(yàn)方法
在北京金羊毛紡廠廢水處理車(chē)間進(jìn)行試驗(yàn)，原水取自調(diào)節(jié)池，試驗(yàn)菌種取自氣浮池。 采用的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)如圖1所示。 膜單元采用的中空纖維膜組件由中科膜技術(shù)中心提供。接觸氧化槽體積為
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生物處理單元的運(yùn)行條件見(jiàn)表1。
| 表1 生物單元運(yùn)行條件 | |||
| 項(xiàng)目 | 接觸氧化槽 | 上流式接觸氧化柱(不曝氣) | 上流式接觸氧化柱(曝氣) |
| HRT(h) | 4.96～13.05 | 1.0～3.7 | 1.6～2.8 |
| 水溫(℃) | 20～30 | 18～27 | 12～26 |
| DO(mg/L) | 4～6 | 2.3～7.3 |
|
對(duì)COD、色度、濁度、SS采用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定，生物膜樣品經(jīng)戊二醛—鋨酸固定、乙醇脫水，在臨界點(diǎn)干燥、噴金后用掃描電鏡觀察。 膜單元的運(yùn)行條件：產(chǎn)水量為8～10L/h，反沖洗壓力為0.1MPa，運(yùn)行壓力為0.15MPa，反沖洗周期為30min，反沖洗時(shí)間為10～15s。
2 結(jié)果與討論
① 表2、3是兩類(lèi)生物反應(yīng)器與膜系統(tǒng)匹配對(duì)印染廢水COD、色度平均處理結(jié)果的比較。
| 表2 對(duì)印染廢水COD的處理結(jié)果比較 | |||||||||||||
| 類(lèi)別 | 接觸氧化槽 | 上流式接觸氧化柱 | |||||||||||
| COD(mg/L) | 去除率(%) | COD(mg/L) | 去除率(%) | ||||||||||
| 最大值 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | ||
| 原水 | 326.2 | 187.5 | 242.6 |
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| 435.5 | 93.6 | 256.7 |
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| 生物反應(yīng)器出水 | 231.0 | 55.4 | 133.1 | 78.4 | -3.51 | 43.5 | 392.1 | 35.1 | 165.1 | 73.7 | -27.0 | 35.9 | |
| 膜出水 | 107.0 | 7.9 | 43.5 | 96.8 | 49.1 | 81.7 | 207.4 | 7.9 | 96.8 | 93.8 | 22.5 | 64.3 |
| 表3 對(duì)印染廢水色度的處理結(jié)果比較 | |||||||||||||
| 類(lèi)別 | 接觸氧化槽 | 上流式接觸氧化柱 | |||||||||||
| 色度(倍) | 去除率(%) | 色度(倍) | 去除率(%) | ||||||||||
| 最大值 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | ||
| 原水 | 160 | 80 | 123 |
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| 250 | 80 | 146.4 |
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| 生物反應(yīng)器出水 | 400 | 80 | 229 | 0.2 | -2.75 | 0.88 | 250 | 40 | 113.6 | 84 | -66.7 | 20.4 | |
| 膜出水 | 130 | 40 | 74 | 60.0 | 19 | 41 | 80 | 30 | 54 | 84 | 37.5 | 59.7 |
② 從兩種膜生物反應(yīng)器對(duì)COD、色度、SS以及濁度的去除情況來(lái)看，生物單元出水隨進(jìn)水水質(zhì)變化產(chǎn)生波動(dòng)，而膜單元出水水質(zhì)均較穩(wěn)定。 ③ 從SS去除情況可以看出，每隔264h左右接觸氧化槽的處理效率會(huì)出現(xiàn)一個(gè)由最低到最高再回到最低的變化過(guò)程，同時(shí)由生物單元對(duì)COD的去除率變化也可看出這一趨勢(shì)。生物單元出水COD升高主要是由出水SS升高引起的，在COD去除率處于低值時(shí)出水SS達(dá)到最高值。由于膜單元的截留作用使膜生物反應(yīng)器對(duì)COD的總?cè)コ驶痉€(wěn)定在80%以上。COD去除率的周期變化與固定生物膜的生長(zhǎng)周期密切相關(guān)，當(dāng)COD處理效率處于上升階段時(shí)填料絲上生物膜的氧及營(yíng)養(yǎng)物的傳質(zhì)情況良好，此時(shí)生物膜生長(zhǎng)速度超過(guò)了脫落速度，生物膜處于高活性狀態(tài)，因而對(duì)廢水中的污染物有較高的去除率，表現(xiàn)出COD去除率上升。隨著細(xì)菌大量生長(zhǎng)、膜厚增加，此時(shí)內(nèi)層膜處于內(nèi)源呼吸階段，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后內(nèi)層的營(yíng)養(yǎng)物耗盡，生物膜的完整性遭到破壞，同時(shí)產(chǎn)生的厭氧氣體在內(nèi)層把膜頂起，使生物膜發(fā)生大塊脫落并露出新鮮的填料表面，完成了一個(gè)生物膜生長(zhǎng)周期。脫落的生物膜隨水流從生物反應(yīng)器排出，又被機(jī)械膜截留返回生物池。 接觸氧化槽運(yùn)行696h的填料絲電鏡分析結(jié)果分別見(jiàn)圖2、3。
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圖2所示為填料絲上的生物膜發(fā)生脫落的情形，此時(shí)填料絲上掛有兩層膜，外層膜不均勻且松散，而內(nèi)層膜緊密
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3 結(jié)論
①接觸氧化槽出水水質(zhì)波動(dòng)較大，但由于機(jī)械膜的截留作用使得脫落的菌膠團(tuán)又返回生物單元，這部分菌膠團(tuán)所吸附的COD、有色化合物等也被截留返回接觸氧化槽，從而延長(zhǎng)了這些污染物在反應(yīng)器的實(shí)際停留時(shí)間，最終使出水水質(zhì)保持穩(wěn)定?！、谏狭魇浇佑|氧化柱在運(yùn)行一定時(shí)間后易出現(xiàn)堵塞，但對(duì)印染廢水可以達(dá)到較高的色度去除率。 ③采用兩種類(lèi)型的接觸氧化生物反應(yīng)器與膜系統(tǒng)相連組成膜生物反應(yīng)器用于處理實(shí)際印染廢水，膜單元出水水質(zhì)穩(wěn)定，因而進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化后可將膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于印染廢水處理。
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