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影響MBR處理效果及膜通量的因素研究

膜生物反應(yīng)器(MBR)由于使用了膜分離技術(shù)，可在HRT較短而SRT很長(zhǎng)的工況下運(yùn)行，延長(zhǎng)了廢水中難生物降解的大分子有機(jī)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，最終將其去除［1 、2］。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)MBR處理生活污水的研究較多，而對(duì)處理難降解工業(yè)廢水卻少有報(bào)導(dǎo)。毛紡印染廢水由于含多種染料等難降解有機(jī)物，傳統(tǒng)生物處理技術(shù)對(duì)毛紡印染廢水的處理效果往往不理想，因此用MBR處理毛紡印染廢水的研究具有重要的意義。試驗(yàn)就采用MBR處理 毛紡印染廢水時(shí)，溶解氧、污泥濃度、污泥負(fù)荷、容積負(fù)荷和水力停留時(shí)間等因素對(duì)處理效果的影響以及溫度和污泥濃度對(duì)膜通量的影響進(jìn)行了探討。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置與流程 試驗(yàn)在北京某毛紡廠污水站進(jìn)行。廢水經(jīng)過0.5 mm篩板過濾后進(jìn)入系統(tǒng)，其工藝流程見圖1。其中厭氧池容積為4.5m3，主要作用是通過水解酸化破壞染料等有機(jī)物的分子結(jié) 構(gòu)以利進(jìn)一步降解；曝氣池容積為3.0m3，曝氣量控制在8～15m3/h。膜材料為聚丙烯氰(PAN)中空纖維超濾膜，截留相對(duì)分子質(zhì)量為5×104，膜總面積為12m2。

1.2 分析項(xiàng)目與方法 試驗(yàn)分析項(xiàng)目有pH值、溫度、MLSS、DO、NH3-N、COD、色度、濁度等，測(cè)定方法均采用《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第3版)的標(biāo)準(zhǔn)方法。1.3 原水水質(zhì)及運(yùn)行參數(shù) 原水水質(zhì)與運(yùn)行參數(shù)如表1、2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 處理效果 系統(tǒng)出水水質(zhì)的平均值見表3。

經(jīng)MBR處理后水質(zhì)良好，COD、BOD5、濁度都很低，出水雖有一定色度，但已達(dá)到或優(yōu)于建設(shè)部生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ 25.1—89)，可直接作為城市園林綠化、灑水、掃除、消防等用水。2.2 影響MBR處理效果的因素2.2.1 溶解氧(DO) DO對(duì)COD去除效果的影響見圖2。

試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)DO＞1 mg/L時(shí)對(duì)COD有良好的去除效果,其去除率可達(dá)90%以上,且DO再增加對(duì)COD的去除效果不再有明顯影響。在短期缺氧條件下，即DO在0.5～1 mg/L時(shí)系統(tǒng)也能獲得較好的去除效率。但是嚴(yán)重缺氧時(shí)間較長(zhǎng)，如DO＜0.5 mg /L時(shí)膜出水會(huì)出現(xiàn)異味，

2.2.3 COD污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷 MBR的污泥負(fù)荷與容積負(fù)荷的變化見圖4、5。

由于MBR出水水質(zhì)穩(wěn)定，所以其動(dòng)力學(xué)參數(shù)COD污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷隨進(jìn)、出水的COD 濃度變化而變化，MBR中COD容積負(fù)荷、COD污泥負(fù)荷的變化分別為0.83～2.45 kg/(m3·d)、0.568～5.85 kg/(kg·d)。在系統(tǒng)運(yùn)行初期MLSS僅為0.32 g/L， 污泥負(fù)荷高達(dá)3.71 kg/(kg·d)，系統(tǒng)出水COD在15～45 mg/L之間，對(duì)COD的平均去除率達(dá)90%左右。

當(dāng)HRT在5.5～8 h時(shí)，HRT對(duì)COD的去除效果無明顯的影響；當(dāng)HRT＞8 h時(shí), 出水COD濃度隨HRT的延長(zhǎng)略有降低。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，用膜生物反應(yīng)器處理毛紡廢水或類似廢水，HRT可控制在6～9 h。2.3 影響膜通量的因素2.3.1 溫度 水溫對(duì)膜通量的影響見表4。

表4 水溫對(duì)膜通量的影響

水溫直接影響有機(jī)膜的孔徑、膜的阻力和污水的粘度，從而影響膜通量。一些MBR小試研究表明：在一定的溫度范圍與壓力條件下，溫度每升高1 ℃，膜通量增加1%～2%［3］。本研究卻發(fā)現(xiàn)，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)、膜污染的增加、污泥在膜面的沉積以及凝膠層的增厚，水溫升高后并沒有發(fā)現(xiàn)膜通量有相應(yīng)明顯增加的現(xiàn)象；但對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗后，發(fā)現(xiàn)水溫的升高會(huì)引起膜通量明顯增加。分析這一現(xiàn)象可能的原因是：污泥在膜表面的沉積以及凝膠層的增厚導(dǎo)致膜過濾阻力的增加，降低了溫度對(duì)膜通量的影響。2.3.2 污泥濃度(MLSS) 污泥濃度的增加往往伴隨著混合液粘滯度、溶解性有機(jī)物及惰性物質(zhì)

從圖7可以看出，當(dāng)污泥濃度＜3.0 g/L并且膜面流速較高時(shí)，污泥濃度對(duì)膜通量沒有顯著影響。

3 結(jié)論

① 采用MBR工藝處理毛紡印染廢水能得到優(yōu)質(zhì)而穩(wěn)定的出水：COD為20.2 mg/L 、BOD5為1.6 mg/L、濁度為0.51 NTU、色度為25 倍，完全符合建設(shè)部頒布的《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 25.1—89)。 ② 溶解氧是影響處理效果的一個(gè)關(guān)鍵因素，污泥濃度、污泥負(fù)荷、容積負(fù)荷和水力停留時(shí)間等因素對(duì)處理效果的影響不明顯。 ③ 隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)、膜污染的增加，溫度對(duì)膜通量的影響降低。 ④ 當(dāng)污泥濃度較低且膜面流速較高時(shí)，污泥濃度對(duì)膜通量沒有顯著影響。