膜生物反應器處理生活污水的試驗研究

郭微 王亞娥 武福平

摘 要：本文對影響膜生物反應器處理效果的因素進行研究，并對污染的膜采用了不同方法進行了清洗并測試了結果。

關鍵詞：膜生物反應器 結果分析 膜清洗

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0157-02

膜生物反應器（Membrane Bioreactor 簡稱MBR）是一種膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，與傳統的生化處理相比，MBR具有以下主要特點：處理效率高、出水水質好；設備緊湊、占地面積小；易實現自動控制、運行管理簡單[1]。因此該技術自開始研究以來極受關注。

本文通過試驗對一體式微孔膜生物反應器處理生活污水進行了研究。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗流程

試驗流程如圖1所示。其中生物反應器容積為0.7 m3，曝氣量控制在4 m3/h。膜材料為聚丙烯中空纖維微濾膜，膜面積為1.2 m3。

1.2 測定項目與方法

測定項目包括COD，MLSS，DO等，測定方法均采用《水和廢水監測分析方法》的標準方法。

2 結果與分析

2.1 水力停留時間（HRT）對COD去除效果的影響

HRT對COD去除效果的影響見圖2。

從圖2中可以看出，當HRT在5～10 h時，出水COD較高，當HRT大于10 h之后，出水COD略有降低，隨HRT的延長，出水COD降低的效果很慢。所以，對于膜生物反應器，HRT控制在10 h較理想。

2.2 容積負荷對COD去除效果的影響

容積負荷對COD去除效果的影響見圖3。

從圖3中可以看出，MBR中COD容積負荷變化較大，變化為0.1815～1.1606，但出水水質并無大的變化，這說明MBR系統具有較強的抗沖擊負荷的能力。出水水質隨Nv變化的情況，為隨Nv的增高，相應的出水COD略有增加，但增加并不明顯，這是由于MBR的容積負荷比普通活性污泥大。通過以上結果表明在處理相同污水時，MBR的體積要比常規污泥法體積小，可大大節約占地面積和投資。

2.3 污泥負荷對COD去除效果的影響

污泥負荷對COD去除效果的影響見圖4。

由于污泥濃度大，污泥負荷均較小。從圖4中可以看出，隨污泥負荷的變化，出水COD有一定的變化，但變化不明顯，這更加證明了膜生物反應器有較強的抗沖擊負荷的能力。

2.4 污泥濃度（MLSS）對COD去除效果的影響

污泥濃度（MLSS）對COD去除效果的影響見圖5。

此試驗是在不排泥的情況下進行的，從圖5可看出，在試驗過程中，生物單元污泥濃度在較高的范圍內（3.193～9.196 g/L）波動，對出水COD影響不明顯，MBR的出水COD值均較低且穩定。而對好氧生物單元上清液COD的同步監測結果表明，隨MLSS的增大上清液COD出現增大現象。這是由于膜的截留作用彌補了MLSS變化造成的膜生物反應器處理性能的不足。而當MLSS超過9 g/L時，出水COD突然增加，這是由于膜生物反應器中污泥濃度很大，此時溶解氧濃度小于1 mg/L造成的。所以膜生物反應器運行時，MLSS應保持在9 g/L以下。

2.5 操作壓力對COD去除效果的影響

操作壓力對COD去除效果的影響見圖6。

膜出水是靠負壓抽吸的。從圖6中看出，隨抽吸壓力的增大，出水COD并未增大，說明抽吸壓力對出水COD無影響。這是由于膜孔徑一定，膜所截留的分子量一定，所以抽吸壓力對出水COD無影響。

3 膜清洗

膜生物反應器在運行中存在膜污染問題，要對污染的膜進行清洗。

3.1 膜污染原因分析

膜從試驗裝置取出后，發現膜纖維絲間有不少污泥存在，即在其表面形成了污泥層。同時對膜內表面的電鏡照片看出，膜內表面形成了一層生物膜，堵塞了膜孔徑和內表面孔洞。

3.2 膜清洗方法及結果

根據膜的一般清洗方法及以前的研究成果，通過選擇，最終確定膜清洗方案為：先用清水清洗膜表面淤積的污泥；然后用0.1%洗衣粉浸泡膜，用清水沖洗；接著用0.033%次氯酸鈉浸泡膜，用清水沖洗；最后用0.1%硫酸浸泡，用清水沖洗。

每步清洗后都對膜通量進行測量，測量結果表明，膜通量為逐步增加的過程，并且增大很大。清洗之后，膜表面的污泥被清洗干凈，這說明污泥層對膜通量具有一定的影響。故可以在MBR運行過程中采用空曝氣的方法，以沖脫沉積在膜表面上污泥層，延緩膜污染的時間。通過電鏡照片，膜未清洗時，膜內表面上有很厚一層生物層。膜清洗后，內表面雖然并未清洗徹底，但大部分微生物已清洗干凈，還可清晰的看到膜孔徑。剪下做電鏡照片的一段膜直接放在清水中，兩天后，膜內的物質全部消失。這是由于清水直接進入到膜內部，并且微生物沒有食物來源，全部死亡。本試驗中膜清洗只是采用了靜態浸泡的方式，如果采用在線藥洗，直接進入到膜內，效果會更加理想。

4 結論

（1）膜生物反應器對COD有較好的去除率，出水平均值在50 mg/L左右。

（2）水力停留時間、容積負荷、污泥負荷、污泥濃度和抽吸壓力對處理效果的影響不明顯。

（3）對于污染的膜，先用清水清洗膜表面淤積的污泥；然后用0.1%洗衣粉浸泡膜，用清水沖洗；接著用0.033%次氯酸鈉浸泡膜，用清水沖洗；最后用0.1%硫酸浸泡，用清水沖洗。可使膜通量逐步恢復，膜孔內的生物層基本清洗干凈。

參考文獻

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[3] 周建仁，白韜光.膜-生物反應器處理高濃度生活污水的中試研究[J].環境工程，2002，20（1）：17-31.

[4] 顧國維，何義亮.膜生物反應器-在污水處理中的研究和應用[M].北京：化學工業出版社，2002：13.