某生活污水處理陶瓷平板膜MBR工藝實驗研究

文_韓延波 李肖清

1 北京藍(lán)源恒基環(huán)保科技有限公司 2 北京基亞特環(huán)保科技有限公司

膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-reactor，簡稱MBR）是一種將傳統(tǒng)生物技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的污水處理與回用工藝。該技術(shù)不僅可以在生物反應(yīng)池內(nèi)維持高濃度的微生物量，提高處理裝置的容積負(fù)荷，節(jié)省占地面積，而且可以利用膜進行高效固液分離，取代傳統(tǒng)工藝中的沉淀和過濾技術(shù)，系統(tǒng)出水水質(zhì)優(yōu)良。現(xiàn)在市場上常用的中空纖維膜，由于抗污染較差，需要定期沖洗及維護，由于在一些農(nóng)村污水和工業(yè)污水處理項目中，由于維護不到位或來水水質(zhì)成分復(fù)雜等，實際運行效果并不理想。

陶瓷平板膜具有抗污染性好、易于清洗再生、使用壽命長、化學(xué)穩(wěn)定性好、機械強度高等優(yōu)點，可以有效解決現(xiàn)有中空纖維膜在部分工程應(yīng)用過程中存在的問題，在農(nóng)村生活污水、醫(yī)療廢水、垃圾滲濾液、屠宰廢水等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。通過在污水廠進行中試實驗，對實驗結(jié)果分析，確定相關(guān)設(shè)計參數(shù)。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗用水

實驗用水為某縣城區(qū)生活污水處理廠來水，實驗處理設(shè)計水量Q=500L/h，為具體指標(biāo)見表1。

表1 進水水樣水質(zhì)表

1.2 實驗材料

實驗設(shè)備按照圖1所示流程進行連接。

圖1 工藝流程圖

原水儲存罐來水通過廠區(qū)提升泵提升至原水儲存罐，主體反應(yīng)器缺氧池、好氧池、清水池為碳鋼箱體，各反應(yīng)器之間用PVC管連接，進水泵用蠕動泵，根據(jù)蠕動泵上顯示的轉(zhuǎn)數(shù)顯示進水流量。實驗用平板膜每塊0.25m2，孔徑0.25μm。各反應(yīng)器停留時間缺氧池2h、好氧池6.5h。

1.3 實驗方法

實驗各階段進出水COD、氨氮、總氮、總磷濃度按照國標(biāo)法進行測試。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 膜出水通量實驗

在不同出水通量下觀察跨膜壓差。陶瓷平板膜運行時要求跨膜壓差在-30kpa以內(nèi)，當(dāng)通量超過-30KPa時需進行化學(xué)清洗。在膜通量在20～26L/m2·h時，隨著膜通量的增大，跨膜壓差基本沒有變化，當(dāng)進一步增大膜通量，跨膜壓差逐漸增大。在膜通量在32L/m2·h，跨膜壓差達(dá)到-30kpa，并且化學(xué)清洗后跨膜壓差沒有下降。綜上所述，建議陶瓷平板膜設(shè)計通量取到25L/m2·h以內(nèi)。

2.2 好氧池污泥負(fù)荷實驗

在膜通量為25L/m2·h，好氧池停留時間6.5h，來水水溫15℃，污泥濃度8000mg/L時考察出水水質(zhì)情況。通過下表可以看出，在來水COD204.5～269.16mg/L，進水氨氮為21.95～36.24/L時，出水COD為14.45～25.89mg/L，氨氮為0.31～0.37mg/L，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)在《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A范圍內(nèi)，經(jīng)核算污泥負(fù)荷為0.076kgBOD/(kgMLVSS·d)。

2.3 反硝化速率實驗

在膜通量為25L/m2·h，缺氧池停留時間2h，來水水溫15℃，污泥濃度8000mg/L時考察總氮出水水質(zhì)情況。通過下表可以看出，在來水總氮41.4～52.99mg/L，出水總氮在16.92-11.60mg/L之間，基本穩(wěn)定在15mg/L以內(nèi)，詳見圖2。經(jīng)核算缺氧池反硝化速率為0.038 kgNO3-N/(kgMLSS·d)。

圖2 實驗進出水總氮

2.4 除磷效果考察

來水總磷范圍為4.05～5.41mg/L，出水總磷2.1～2.35mg/L（前三天數(shù)值，第四天開始投加除磷藥劑）。第四天開始投加除磷藥劑PAC，投加量為500mg/L，出水總磷逐漸降低，最后基本穩(wěn)定在0.5mg/L以內(nèi)。

3 結(jié)語

本實驗采用陶瓷平板膜MBR工藝對生活污水進行處理，在進水COD在204.5～269.16mg/L，氨氮在21.95～36.24mg/L，總氮在41.4～52.99mg/L，總磷在4.05～5.41mg/L的情況下，驗證相關(guān)設(shè)計參數(shù)。

考察不同通量下跨膜壓差，隨著出水通量逐漸增大，在出水通量超過26L/m2·h時跨膜壓差逐漸增大，建議設(shè)計跨膜壓差取到25/m2·h以內(nèi)。

好氧池停留時間6.5h，缺氧池停留時間2h，出水COD為14.45～25.89mg/L，氨氮為0.31～0.37mg/L，總氮為16.92～11.60mg/L，總磷在2.1～2.35mg/L之間。出水COD、氨氮能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)在一級A范圍內(nèi)，出水逐漸穩(wěn)定后總氮也能基本穩(wěn)定在一級A范圍內(nèi)，總磷難以達(dá)標(biāo)，需要輔助化學(xué)除磷。