一體式膜生物反應器處理校園廢水的方法

曹雯雯 盧強

摘要：為了緩解市政排水的壓力，提高高校校園廢水的處理效果和回用效果，降低環境壓力，減輕環境污染，本文使用一體式膜生物反應器對校園廢水的處理進行實驗研究，探討了一體式膜生物反應器內分別添加顆粒污泥和傳統絮狀物泥時污泥濃度MLSS，污泥Zeta電位、污泥體積指數SVI等參數的變化。實驗研究結果表明，添加了顆粒污泥的一體式膜生物反應器中的污泥濃度MLSS比添加了絮狀物泥的一體式膜生物反應器中的污泥濃度MLSS增長幅度大、污泥疏水性能好、污泥沉降性能好。

關鍵詞：膜生物反應器;校園廢水;污泥性能

隨著我國教育事業的蓬勃發展，我國的高等學校的數量也日趨增多，規模也日趨增大，學校作為一個用水大戶，生活廢水污染程度低，較易進行處理。校園廢水的組成主要是食堂廢水、洗衣、沖廁及淋浴廢水，約占校園用水量的70%～80%。廢水中COD濃度一般為2000mg/L左右，氨氮濃度一般為800mg/L左右，SS濃度一般為50g/L左右。目前我國一共有2000余所高校，產生的污水大多情況下都排放到市政管道，最后進入城市污水處理廠進行處理，這樣一來加大了市政管道及所處地區污水處理廠的處理壓力。特別是化學及相關實驗室排放的實驗污水還會對管道產生腐蝕作用，若實驗污水發生滲漏，會對當地的土壤造成不可逆的污染和危害。在這樣的情況下校園廢水的處理及回用技術的研究及開發有著較大的學術價值和經濟價值。

膜生物反應器是將活性污泥法和膜分離法進行有機的結合，目前被廣泛應用到城市污水及各種工業廢水的處理和回用技術中。大量的研究表明，膜生物反應器出水有機物濃度低、水力停留時間短、出水可作為中水進行回收利用。

1 試驗裝置與方法

1.1試驗裝置

實驗采用實驗室用的膜生物反應器，此次采用的膜生物反應器為一體式膜生物反應器試驗裝置，見圖1，反應器的容積為50L，反應器中的膜組件為中空纖維式膜，安裝在膜生物反應器中部，中空纖維膜的膜孔徑選擇0.1～0.2μm，校園廢水從膜生物反應器的底部流入反應器，廢水在反應器內通過中空纖維膜組件，采用泵抽吸的方式完成廢水的排放。反應器采用鼓風曝氣方式，通過曝氣管及曝氣頭完成氣體的通入，曝氣管安裝在膜生物反應器的底部，曝氣量的調節采用轉子流量計進行控制，改變反應器中溶解氧環境。

1.2試驗方法

試驗工藝選用缺氧-厭氧-好氧（A2/O）工藝完成運行，缺氧段的運行時間設置為4h，溶解氧濃度設置為0.2mg/L～0.5mg/L，厭氧段的運行時間設置為3h，溶解氧濃度設置為<0.2mg/L，好氧段的運行時間設置為16h，溶解氧濃度設置為>2mg/L，運行周期為15d[1]。試驗過程中的溫度采用室溫（18℃～22℃），將進入反應器的廢水pH值調節控制在6.5～7.5之間。

反應器中的初始污泥濃度控制在4000mg/L[2]，在反應的過程中不采取排泥措施，分別采用傳統的絮狀污泥和經培養的顆粒污泥，將二者進行對比試驗，真空泵控制抽吸時間10min，停吸時間5min，間歇抽吸方式運行[3]。每個抽吸運行周期后進行中空纖維膜膜組件的清洗，先用清水進行清洗，再用0.3%的NaClO進行浸泡，總清洗時間為24h[4]。

1.3分析項目與測試方法

進水的測定項目包括COD、氨氮、總磷等項目。同時對反應器內部混合液、膜組件出水、膜組件之前的出水等項目進行測定。污泥的測定項目包括膜生物反應器內的溶解氧DO、污泥濃度MLSS、污泥體積指數SVI等參數。測定方法均采用標準方法。

2 結果與討論

2.1 污泥濃度的變化

污泥在反應器中的增長情況，可以測定反應器中的污泥濃度MLSS來實現。絮狀污泥一體式膜生物反應器和顆粒污泥一體式膜生物反應器內的污泥濃度MLSS變化如圖2所示。

測定結果顯示，添加絮狀污泥的膜生物反應器中的污泥濃度MLSS由開始時的4000mg/L增加到運行周期結束后測定的污泥濃度MLSS為5695mg/L，增加幅度達到了42.38%;添加顆粒污泥的一體式膜生物反應器中的污泥濃度MLSS由周期開始時的4000mg/L增至周期結束后測定的污泥濃度MLSS為8071mg/L，增加幅度達到了101.78%。

添加顆粒污泥的一體式膜生物反應器內污泥濃度MLSS增長幅度比添加絮狀污泥的一體式膜生物反應器內污泥濃度MLSS增加幅度增加了59.40%。主要是因為在一體式膜生物反應器內添加了人工培養馴化的顆粒污泥后，污泥的活性大大得到了改善，污泥濃度MLSS也有較大幅度的增加，對廢水的處理效果是有利的，通過實驗也發現校園廢水采用該種方法進行處理效果更好，適應性更強。

2.2 污泥疏水性能的變化

污泥在反應器中的親水和疏水性能的情況，可以測定反應器中的污泥Zeta電位來實現。絮狀污泥一體式膜生物反應器和顆粒污泥一體式膜生物反應器內的污泥Zeta電位變化如圖3所示。

添加絮狀污泥的一體式膜生物反應器，在15d的反應周期內運行時，污泥Zeta電位的測定結果取平均值，數值為-23.856mV，添加顆粒污泥的一體式膜生物反應器，在15d的反應周期內運行時，污泥Zeta電位的測定結果取平均值，數值為-5.329mV，產生這種現象的主要原因是顆粒污泥相對于傳統的絮狀污泥其污泥體積較大，污泥結構相對比較緊密，所以相對于絮狀污泥顆粒污泥的疏水性能要更強一些。所以在一體式膜生物反應器中體現出了顆粒污泥的優勢。

2.3 污泥沉降性能的變化

污泥在反應器中的親水和沉降性能的情況，可以測定反應器中的污泥體積指數SVI來實現。絮狀污泥一體式膜生物反應器和顆粒污泥一體式膜生物反應器內的污泥體積指數SVI變化如圖4所示。

添加絮狀污泥的一體式膜生物反應器，在15d的反應周期內運行時，污泥體積指數SVI的測定結果取平均值，數值為130.82mL/g;添加顆粒污泥的一體式膜生物反應器，在15d的反應周期內運行時，污泥體積指數SVI的測定結果取平均值，數值為43.31mL/g。添加了顆粒污泥的一體式膜生物反應器內污泥體積指數SVI平均值比添加絮狀污泥的一體式膜生物反應器內的污泥體積指數SVI平均值小，產生這種現象的主要原因是顆粒污泥相對于傳統的絮狀污泥結構更加致密，污泥的沉降速度也相對比較大，所以，利用一體式膜生物反應器處理校園廢水中添加顆粒污泥后的污泥沉降性能要比添加絮狀污泥的效果好。

3 結論

在一體式膜生物反應器處理校園廢水中，添加了顆粒污泥的一體式膜生物反應器中的污泥濃度MLSS比添加了絮狀污泥的一體式膜生物反應器中的污泥濃度MLSS增長幅度大，添加了顆粒污泥的一體式膜生物反應器中的污泥疏水性能比添加了絮狀污泥的一體式膜生物反應器中的污泥疏水性能好，添加了顆粒污泥的一體式膜生物反應器中的污泥沉降性能比添加了絮狀污泥的一體式膜生物反應器中的污泥沉降性能好。

參考文獻：

[1]王建龍，張子健，吳偉偉.好氧顆粒污泥的研究進展[J].環境科學學報，2009（03）：449-473.

[2]宋志偉，張芙蓉.污泥濃度對膜生物反應器處理焦化廢水影響的研究[J].黑龍江科技學院學報，2009（06）：423-426.

[3]宋志偉，曹雯雯，王秋旭，等.好氧顆粒污泥對膜生物反應器污泥性能影響的研究[J].環境工程學報，2012（01）：23-27.

[4]殷峻，陳英旭.膜生物反應器中的膜污染問題[J].環境污染治理技術與設備，2001（03）：63-68.