處理污水廠尾水的MBR/PAC組合工藝中試研究

張　萍（仙桃市環境保護科學研究所，湖北　仙桃　433000）

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處理污水廠尾水的MBR/PAC組合工藝中試研究

張萍（仙桃市環境保護科學研究所，湖北仙桃433000）

在通過易引起與4mg/L結合MBR/PAC的40g/L生物反應器中，基于MBR投入粉末活性炭（PAC）的工藝來處理污水廠尾水。實驗結果表明，MBR/PAC出水小于或等于BOD5，COD小于或等于18mg/L，氨氮小于或等于0.3mg/L，和濁度小于或等于0.2NTU，治療效果優于MBR系統。PAC能夠吸附降解有機物的膜污染，有效降低膜污染，減緩膜壓力增長的趨勢，保護膜組件和運行效果良好。氣體清洗和反沖洗可以很好的保持膜的性能和離線清洗，基本上可以恢復膜的性能。

膜生物反應器（MBR）；粉末活性炭（PAC）；污水廠尾水

1　引言

生物反應器（MBR）是一種新型的污水處理技術結合了傳統的結合活性污泥生物處理技術與膜分離技術。它具有處理效率高、出水水質好、工藝流程短、占地面積小、污泥產量低、易于實現自動控制的優點。炭具有較大的表面積和發達的孔隙，適合于微生物的附著、固定和生長，利用良好的吸附和生物降解作用，可有效地去除可溶性有機物。膜生物反應器與活性炭凈化微污染水，水處理和污水處理，近年來已成為研究領域的熱點之一。以某污水處理廠二級出水為原水，在MBR系統的基礎上，添加粉末活性炭（PAC），一個MBR/PAC，和MBR組合工藝，膜生物反應器/PAC相比，組合工藝的處理效果，并作為MBR/PAC組合工藝應用于污水處理廠尾水深度處理參考。

2　試驗材料與方法

2.1試驗的裝置（見圖1）

反應器是一個長方體容器，外觀尺寸80cm×120cm× 160cm，有效容積為1.2m3。配備了一套自動控制系統。根據液位高度控制其中的時間和反應器，使水泵的開關保持恒定，系統采用全自動連續運行的方式。曝氣機通過設置在膜組件底部的多孔管連續進行曝氣，提供所需的微生物降解的有機物溶解氧和表面上的膜形成剪切流，減少污泥沉積在膜表面上。

圖1　裝置流程圖

2.2原水體的水質

試驗原水對某污水處理廠進行二級處理，采用SBR工藝處理生活污水廠，四反應池輪流排水，水質差。如表1所示。

表1　試驗進水水質

2.3污泥的培養

向反應器中投入40g/LPAC，一個黑色的稀漿混合料形成后加入水，與成膜成分反應器開始進行試驗。運行一周發現少量絮狀物和較低的微生物，兩周后與活性炭結合有大量的菌膠團，可以看到少量的輪蟲和鐘蟲、穩定運行效果良好。在微生物連續馴化的反應器中，適應污水水質的菌株不斷富集，出水水質隨著反應器運行時間的延長逐漸變好，反應器處理能力不斷得到加強。同時，可以成功地進行污泥的培養。

3　結果討論

3.1主要污染物的去除效果

3.1.1BOD5與COD的去除效果

MBR，MBR/PAC系統BOD5、COD的去除效果如圖2～3，如圖2所示，MBR出水BOD5約7mg/L，在實驗的開始MBR/ PAC出水BOD5為40mg/L，對BOD5的MBR/PAC系統主要依靠有機質的PAC吸附去除，出水水質差；但與試驗中微生物的增殖相比，繼續加強系統的能力，BOD5可迅速降低。如圖3所示。MBR出水COD小于或等于30mg/L。出水COD的MBR/ PAC系統是小于或等于18mg/L。實驗開始時，對COD的去除MBR/PAC系統主要取決于PAC的副作用。當污泥微生物降解和成熟，發揮其含PAC層附著在膜表面的濾餅層的功能。因為有一個復雜的微生物群落結構，加強了對有機物的去除，特別是不易降解有機物的去除，確保出水水質（80%的COD去除率）。

圖2　

圖3　

圖2與圖3分別為MBR、MBR/PAC兩系統對BOD5、COD的去除效果。

3.1.2氨氮與總氮的去除效果

圖4M BR、M BR/PAC系統對氨氮的去除效果

由圖4可以看出，MBR系統出水氨氮約3mg/L，在MBR/ PAC系統中，出水氨氮小于0.3mg/L。由于水中氨離子的存在出水氨氮，屬于無機分子，膜的截留、活性炭吸附去除效果是非常有限的，在這兩個系統的試驗開始出水氨氮高；但當活性污泥培養成熟后，加入PAC作為硝化細菌的吸附和生長的載體，在MBR/PAC系統中硝化細菌的數量高于MBR系統，氨氮的去除效果更好，更穩定。實驗結果表明，總氮去除率MBR/ PAC系統為30%，與MBR系統相比（15%的總氮去除率）增加輻度較大。MBR/PAC反應阻礙了溶解氧菌膠團的轉移，污泥中無機物的積累和微生物增殖是由運動的MBR/PAC細菌交流形成的相對密集膠束，在膠束內部分布不均勻，表面有氧狀態的氧氣，但在低氧微環境，使系統具有同步硝化反硝化的條件下，有一定的總氮去除效果。但PAC不能形成厚的生物膜進行反硝化，因此并沒有增加。所以總氮去除效果仍不理想。隨著時間的延長，污泥濃度增加，硝化細菌和反硝化細菌在反應器中的硝化能力的積累加強。運行30d時，NO-3-N濃度已接近總氮濃度的反應器。

3.1.3對濁度的去除效果

實驗結果表明，從0.4NTU的MBR系統出水濁度為0.2N TU，遠遠小于出水濁度MBR/PAC系統。由于產生的濁度顆粒的粒徑大于膜的孔徑，大部分的顆粒都可以通過截留膜的截留效果來去除。此外，PAC吸附顆粒物對MBR系統出水濁度低于PAC。

3.2膜性能的影響

3.2.1減緩過膜壓力的效果

提高膜的壓力速度比MBR系統要高，但隨著時間的延長，增長放緩的趨勢，跨膜壓力MBR/PAC反應器在17d內，膜壓器PAC系統顯著低于MBR系統。這是因為，在PAC迅速附著在膜表面的實驗開始后，加入PAC污泥濃度明顯增加，混合氣濃度增大，對速度的膜濾餅層的形成，導致MBR/PAC系統通過膜壓力高于MBR系統；但隨著時間延伸，PAC顆粒污泥絮體之間的相互作用，形成的粒徑較大，絮體顆粒粘度小，污泥的沉降和過濾性能更好，增長趨勢減緩了膜表面的濾餅和膜阻力的產生。

3.2.2MBR/PAC系統的膜清洗能力

在膜清洗系統MBR/PAC是在線清洗氣水反沖洗操作的主要方法，必要時通過離線水洗。在操作過程中，有高強度和通氣，每一個周期的間歇運行的氣體洗滌。當曝氣8h的膜壓力增大到某一臨界壓力（0.06MPa），使用水沖洗，然后洗凈，在清洗膜表面清潔殘留的雜質。反沖洗和膜濾出水洗水。實驗結果表明，在長期的系統的反撥作用降低時，油膜壓力太大，需要先洗。離線先用一定壓力的水沖洗，除去污泥夾帶之間的膜，然后用0.5%的次氯酸鈉和1%NaOH浸泡，清洗后，膜的透性恢復。從清洗效果來看，曝氣清洗效果不顯著，對膜通量恢復的影響很小，說明曝氣可以去除污垢在膜表面有間歇抽吸過程已完全清除；在短期內，水反沖洗效果明顯，跨膜壓力大于在反沖洗迅速下降，但反沖洗幾次后，跨膜壓力前幾次仍呈上升趨勢，說明反沖洗很難去除的污染物去除效果差；離線沖洗及藥物清洗效果最好，膜通量恢復，但復雜的操作和對膜元件損傷更大。

4　結束語

①相比與MBR工藝，MBR/PAC組合工藝對污水處理廠尾水出口有更好的治理效果：BOD5=4mg/L，COD小于或等于18mg/L，氨氮小于或等于0.3mg/L，濁度小于或等于0.2NTU。②PAC與污泥相互作用形成生物活性炭（BAC）、具有良好的吸附和降解容易造成污染的有機物膜，有效降低膜污染的程度，減輕壓力膜的增長趨勢，起到了很好的保護作用的膜組件。通過洗氣和反沖洗可以很好的降低膜壓力，離線清洗可以將膜壓力值恢復到初始操作水平。

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張 萍（1973-），女，本科，主要從事環境影響評價和環境工程工作。

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2095-2066（2016）19-0019-02

2016-6-20