SMBR處理高氮廢水處理效果研究

摘要：通過廢水實際處理工藝的調(diào)試、運行、控制，對一體式MBR裝置處理高氮廢水的處理效果進行試驗研究。

關(guān)鍵詞：高氮廢水 一體式MBR 廢水處理

前言

膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝是一種新興工藝，近年來已被逐步應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水的處理領(lǐng)域中。其中一體式膜生物反應(yīng)器（SMBR）工藝是將膜組件置于生物反應(yīng)器中，通過工藝泵的負壓抽吸作用得到膜過濾出水，該工藝可以把固形物及其它大分子物質(zhì)直接留在生物反應(yīng)器內(nèi)，通過曝氣在池內(nèi)造成一定的旋轉(zhuǎn)流，以增加膜表面的紊流和減輕膜表面的污染。該系統(tǒng)具有設(shè)備簡單、占地省、能耗少、效率高特點[1]。

1、試驗裝置與試驗用水

1.1 試驗裝置

試驗裝置如圖1，通過泵將原水提升至高位水箱，液位由浮球閥3進行自動控制，保持出水流量與進水流量的平衡。其中7為中空纖維膜組件；反應(yīng)器4由纏繞在其外的加熱絲9來維持溫度在20～25℃；反應(yīng)器的有效體積7.0L；圖中所示凈水頭壓差H在試驗期間一直保持12kPa；本裝置采用砂頭曝氣器進行曝氣，曝氣量由空氣流量計5進行調(diào)節(jié)，控制在0.3～0.5m3/h 。膜組件的形式為中空纖維膜，膜材質(zhì)為聚丙烯。接種污泥取自某賓館廢水處理間二沉池中的污泥。

在試驗期間，我們每兩天取1L混合液用于取樣測定，相當于SRT為14d，此階段試驗共運行了40天。

1.2 試驗用水

試驗用水采用人工配水，以大豆粉為原料配制而成進水COD濃度為623.4～2313.5mg/L之間，濃度跨度較大。

2、結(jié)果與討論

2.1 COD的去除效果

我們采用進水的COD濃度波動較大，上清液及出水，上清液的濃度在336.2～57.4mg/L之間波動，反應(yīng)器運行穩(wěn)定階段COD去除率在96.0%以上，事實上Magara的研究證實，在運行初期膜截留過濾的作用主要依據(jù)實際孔隙，隨時間的延長，膜表面的凝膠層逐漸形成使膜截留作用增強，出水水質(zhì)穩(wěn)定[2]。本試驗說明，SMBR對于處理較高濃度有機廢水亦可獲得高COD去除率，

2.2 BOD的去除效果

一體式MBR經(jīng)過一段時間的運行后，膜對BOD去除率的貢獻較小，其對BOD的去除趨勢與COD相似。

2.3 TN的去除效果

在試驗期間，我們每兩天取1L混合液用于取樣測定，同時對MBR中的TN去除情況進行了考察。

雖然進水濃度波動較大，進水的TN濃度為24.3～104.1mg/L，穩(wěn)定運行時TN的平均去除率為61.7%。分析是取樣測定造成不斷的間接排泥的結(jié)果。由于試驗裝置底端設(shè)有曝氣器，較高曝氣量使反應(yīng)器內(nèi)DO濃度在5～6 mg/L，這樣既有效的增加了DO的濃度、防止硝化抑制作用，又能有效的減緩膜通量的衰減，因此在污水透膜時的反硝化作用弱，從此角度分析膜本身對TN的去除貢獻應(yīng)不大。

2.4 NH3-N的去除效果

一體式MBR經(jīng)過一段時間的運行后，進水的NH3-N濃度為12.1～17.3mg/L時，上清液的NH3-N濃度為0.2～0.66mg/L，出水的NH3-N濃度為0.12～0.48mg/L，說明對NH3-N具有很高的去除率，穩(wěn)定運行時可高達99%。由于上清液的NH3-N濃度與出水差別極小，說明膜對NH3-N去除率的貢獻小。

2.5 一體式MBR對磷的去除

進水的TP濃度為2.0～8.9mg/L時，上清液的TP濃度為1.4～6.2mg/L，出水的TP濃度為1.0～5.9mg/L；生物反應(yīng)器的去除率和系統(tǒng)總?cè)コ史謩e為15.0%～39.1%和14.7%～56.5%，說明一體式MBR對TP的去除效果并不理想，系統(tǒng)主要靠生物作用除磷。

Yoon和Kim等人的研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)除磷工藝相比，采用MBR并不能提高磷的去除。較好的除磷效果來自于與化學絮凝的結(jié)合，Buisson等人的膜生物反應(yīng)器通過投加化學藥劑取得了穩(wěn)定的除磷效果[3]。

2.6 一體式MBR對濁度的去除

進水的濁度為101～387NTU時，上清液的濁度為8.0～27.7NTU，出水的濁度為1.1～12.7NTU；生物反應(yīng)器和系統(tǒng)的總?cè)コ史謩e為88.7%～94.8%和95.0%～99.0%，因此MBR中膜對濁度的去除貢獻明顯，在穩(wěn)定運行階段，反應(yīng)器對濁度的去除率在98.8%以上，去除效果非常好。

3、結(jié)論

（1）一體式MBR處理系統(tǒng)，設(shè)備簡單、效率高，其出水各項指標，若經(jīng)進一步消毒處理，可完全滿足生活雜用水水質(zhì)標準，是一項具有廣闊應(yīng)用前景的污水處理技術(shù)。

（2）一體式MBR處理系統(tǒng)對有機物具有較高的去除效率，本試驗條件下穩(wěn)定運行時COD去除率在96.0%以上，BOD去除率在98.1%以上。其去除機理主要源于以下兩個過程：一是由于反應(yīng)器內(nèi)微生物的高效生化作用，二是膜表面的大量微小孔隙直接將大分子物質(zhì)截留在反應(yīng)器內(nèi)。此外膜組件長期運行后，纖維絲表面形成一層生物膜，強化了有機物的去除效能。

（3）一體式MBR處理系統(tǒng)在本試驗條件下，穩(wěn)定運行時TN的平均去除率為61.7%，表現(xiàn)較高，分析是取樣測定造成不斷的間接排泥的結(jié)果；同時系統(tǒng)對NH3-N具有很高的去除率，穩(wěn)定運行時可高達99%，但膜對NH3-N去除率的貢獻小。一體式MBR對氮的去除機理主要來源于三個方面：生物反應(yīng)器對污水的生物脫氮，除了傳統(tǒng)意義上的生物脫氮還包括同步硝化-反硝化作用；膜本身對大部分有機氮化合物的物理截留；膜組件在長期運行后，其根部即端頭處出現(xiàn)污泥堆積，導(dǎo)致的局部缺氧反硝化過程。

（4）一體式MBR處理系統(tǒng)對TP的去除效果不穩(wěn)定，在本試驗條件下系統(tǒng)總?cè)コ蕿?4.7%～56.5%，系統(tǒng)主要靠生物作用除磷。

（5）一體式MBR處理系統(tǒng)在本試驗條件下，穩(wěn)定運行階段，反應(yīng)器對濁度的去除率在98.8%以上，去除效果非常好。一體式MBR中膜對濁度、SS、細菌的去除機理源于其中微濾膜和超濾膜的簡單物理篩濾作用。

參考文獻

[1]H．Nagaoka．Fouling Process in Membrane Separation Activated Sludge System[J]．5th Symposium on Pollution and Purification of Environmental waters，Gumma，1998，May：21-22．

[2]王學松．膜分離技術(shù)及其應(yīng)用[M]．科學出版社，1994：62-65．

[3]B．Jefferson，A．L．Laine，S．J．Judd，et al．Membrane Bioreactors and Their Role in Wastewater Reuse[J]．Wat．Sci．Tech，2000，41(1)：197-204．

作者簡介：

胡婷華 1983年出生 女 碩士研究生 主要從事工作：給水排水工藝設(shè)計及優(yōu)化