上流式厭氧污泥床反應器—膜生物反應器組合工藝處理聚醚廢水的工程研究

許曉鋒,劉響響, 許旅強，丁曉明，王 浩

(浙江旺能生態科技有限公司，浙江 湖州 313000)

1 引言

聚醚是由醚或環氧化物經聚合形成的含較多醇羥基的高分子化合物[1]，是聚氨酯合成材料的原料之一，以聚醚為基礎合成的聚氨酯產品廣泛應用于機電、航空、車輛、建筑、紡織等國民經濟的各個領域。近年來，我國聚醚工業迅猛發展，產能和需求量年增長率達到7.0%～9.0%，但產生的污水也使環境受到了很大程度的污染[2]。

目前，一般采用厭氧—好氧組合工藝處理聚醚廢水[3]，由于厭氧處理工藝需要保持較高的微生物數量、較長的污泥泥齡和較短的水力停留時間(HRT)，否則會造成系統微生物無法有效生長，降低了系統處理效率和處理負荷[4]。膜分離技術與厭氧工藝的組合則可克服以上不足，膜組件提供穩定且高效的微生物截留效果，使得反應器內的污泥齡很長[5]，這是一種處理難以生物降解的高濃度有機廢水的有效方法[6，7]。本研究采用上流式厭氧污泥床反應器(UASB)—膜生物反應器(MBR)組合工藝處理廢水。

2 工程概況

2.1 廢水水質

江蘇某化工企業聚醚廢水處理量為80 m3/d，該廢水的COD濃度較高，且BOD/COD低，可生化性差，廢水指標如表1所示。廢水中不僅含有低分子的環氧化物聚合單體，而且還含有高分子的聚醚大分子化合物，這些大分子采用常規的物理和化學方法難以去除，而且生化技術也難以有效地降解[8，9]，是難降解有機化工廢水中難度較大的一類廢水[10]。

2.2 工藝流程

由圖1可以看出，聚醚廢水與生活污水進入集水池混合，由于集水池的污水濃度很高，工藝中增加微電解塔和缺氧水解池工藝[11]，使得后期的UASB、MBR有機負荷降低，從而保證廢水生化階段的效果以及整個處理工藝的穩定性和可操作性，經污泥濃縮被攔截的活性污泥回流到UASB反應器，確保反應有足夠的污泥濃度，減少污泥流失。

表1 水樣主要指標

圖1 廢水處理工藝流程

3 MBR管式超濾膜工藝

UASB反應器出水口的活性污泥混合液通過管道過濾器，進入MBR管式超濾膜系統，活性污泥混合液通過低錯流的過濾方式，進行過濾分離，管式超濾膜攔截水中的懸浮物和活性污泥，被攔截的活性污泥經污泥濃縮后回流到UASB反應器，每隔一段時間對膜進行反沖洗保證膜的產水通量，當膜污染達到一定程度后，對膜組件進行化學清洗來恢復膜通量。出水水質保證SS小于1 mg/L。

3.1 管道過濾器

采用轉刷式自清洗管道過濾器，過濾精度為800 μm，具有耐污量大、耐壓力高、安裝清洗便利等優點[12]。主要的過濾材料包括316 L不銹鋼多孔板、316 L不銹鋼編織網及316 L不銹鋼燒結網等。轉刷式自動化清洗管道過濾器屬于粗過濾器，其安裝在進水管道上能有效除去液體中的大顆粒雜物及水中懸浮物，過濾水質，改善后續設備、膜組件、儀器儀表及管道等的工作環境。

3.2 膜組件

管式超濾膜的膜組件采用特里高管式超濾膜(德國原裝進口)，內壓出水工藝，材質采用偏氟乙烯(PVDF)，具有親水性、抗酸堿性、耐腐蝕性、高膜通量、高產水率和不易附著污染物的優點。超濾膜的過濾形式為錯流過濾，相比于其它過濾形式可以得到更加潔凈的出水。管式超濾膜出水無細菌等微生物，無懸浮物，對后續納濾或反滲透深度處理具有很好的保護作用。

3.3 加藥系統

系統組成：加藥系統一般包括化學藥劑配制箱、膜清洗泵、加藥管道、閥門組件及自動化儀表等。

清洗原理：利用一種化學藥劑或多種化學藥劑的組合與附著于超濾膜表面的污染物發生化學反應來實現膜清洗的效果，一般可選用的化學藥劑如下。

(1)針對有機物污染及微生物污染廢水，選用0.1%(質量百分比，下同)氫氧化鈉溶液+0.2%次氯酸鈉溶液的配比溶液。

(2)針對鐵污染及碳酸鹽結晶污堵廢水，選用1%～2%(質量百分比)檸檬酸溶液或0.1 mol/L(物質的量濃度，下同)草酸溶液或0.1 mol/L鹽酸溶液。

3.4 控制系統

控制系統采用針對膜處理工藝開發的全自動超濾控制系統，其組成包括中央集中控制系統和現場就地控制系統，采用中央集中控制與現場就地控制兩種控制方式，可通過人機交互界面實現對工藝設備的實時監控、運行異常的報警提示和運行數據的統計處理。

采用變頻控制器(可選配件)對進水泵、循環泵、膜清洗泵進行控制，以達到優化超濾工藝性能，確保生產安全連續穩定運行，延長超濾膜組件運行壽命，降低工藝能耗，降低運行成本，便于現場監控與管理的目的。

為了確保生產的自動、連續、穩定和工藝設備的安全運行，共設置了以下水泵與水箱的液位聯鎖控制：①超濾進水泵和進水水箱的高位與低位開關聯鎖控制。當降到低液位時，自動打開閥門，防止水泵抽空及磨損；當升到高液位時，自動報警提示，防止加壓、溢流等狀況發生。②循環泵、膜清洗泵與超濾出水水箱液位的聯鎖。在加藥清洗時，當降到低液位時，膜清洗泵、供水泵自動停機，防止水泵空轉及磨損。

4 設計參數

4.1 主要構筑物設計參數

主要構筑物和設備的設計參數見表2。

表2 主要構筑物設計參數

4.2 MBR系統工藝設計參數

根據廢水處理量為80 m3/d，計算得到共需要5支6寸3米管式膜組件，組成1組系統，見表3、表4。

表3 管式膜組件參數

5 運行效果

工程于2015年1月建成調試，至2016年2月投入運行，運行狀況良好，出水水質穩定，COD達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)的二級標準，總去除率可達99%以上2016年工程驗收COD監測結果見表5。

表4 每組組件整體運行參數

表5 COD監測結果

6 結論

利用UASB—MBR組合工藝處理聚醚廢水是可行的，COD 總去除率可達 99% 以上，出水COD質量濃度為135 mg/L，達到了GB 8978—1996的二級標準。