厌氧膜生物反应器处理模拟含盐有机废水

厌氧膜生物反应器处理模拟含盐有机废水厌氧膜生物反应器处理模拟含盐有机废水近年来,石油、印染、化工、皮革等行业快速发展,随之而来的含盐废水量急剧增长.这类废水通常采用传统生物法进行处理,但由于其含有的高浓度无机盐物质会造成细胞溶解、生物质呼吸速率降低、沉降性变差,使得传统生物法处理效率低下.针对此类废水处理难度大、流程复杂、成本过高等问题,寻找一种经济高效、简单实用的处理技术才能满足日趋严格的行业污水排放标准.厌氧膜生物反应器(anaerobicmembranebioreactor,AnMBR)是厌氧生物处理与膜分离技术相结合的污水处理技术,该技术通过膜过滤截留作用,增加污泥浓度和污泥停留时间,有利于积累对盐度耐受的微生物.Yurtsever等[4]采用AnMBR处理含有不同质量浓度(0~1000mg·L-1)NaCl的纺织合成废水,发现尽管生物质浓度明显降低,但COD去除率仍高达90%以上;Jeison等分别用传统和装有膜的上流式厌氧污泥床反应器处理含盐废水,在Na质量浓度由24g·L-1降至16g·L-1时,传统污泥床反应器内挥发性脂肪酸(VFA)浓度骤增,反应器内严重酸化,装有膜的反应器则运行稳定.这说明AnMBR在处理高盐高有机物废水时,不仅稳定性良好,而且表现出较高的耐冲击负荷能力,拥有广阔的发展前景.厌氧膜生物反应器在实际工程中的应用受到局限的主要原因是膜污染.Huang等利用浸没式AnMBR处理生活污水,发现膜污染在SRT为60d时得到最佳控制,延长或缩短SRT都会导致更多的颗粒物积累在膜表面,增加膜污染.原晓玉等在25℃和35℃下分别运行AnMBR,观察到温度为35℃系统膜污染速率更低,膜运行周期更长.Huang等的研究表明较短的HRT会促进生物量和可溶性微生物产物(solublemicrobialproducts,SMP)中蛋白质类物质的增长从而加速膜污染.目前对AnMBR在处理含盐废水条件下引起的膜污染特性研究还较少见.本实验采用AnMBR处理模拟含盐有机废水,重点考察提升盐度对反应器运行效能、产气能力、污泥性质、膜污染特性的影响,以期为厌氧膜生物反应器在实际处理含盐废水工程中的应用提供理论依据.1材料与方法1.1实验装置本实验装置如图1所示,AnMBR反应器主体是有机玻璃材料构成的圆柱体,高25cm,直径22cm,有效容积为8L.AnMBR设置温控装置,通过电热丝将温度控制在(35±0.5)℃.由聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride,PVDF)制成的中空纤维膜组件,膜表面积0.235m2,平均孔径0.22μm,以悬挂方式置于污泥混合悬浮液中.图11.配水箱;2.进水泵;3.加热丝;4.中空纤维膜组件;5.温控探头;6.搅拌子;7.磁力搅拌器;8.气体收集装置;9.压力表;10.出水泵图1AnMBR反应器装置及示意Fig.1SchematicdiagramoftheAnMBR本实验进水通过蠕动泵流入反应器,利用磁力搅拌使之与污泥悬浮液混合均匀,水力停留时间设置为6d.反应器外部设有气体收集装置,采用排水法收集厌氧反应产生的沼气.膜组件与出水泵间设置真空表监测跨膜压差(transmembranepressure,TMP),当TMP超过35kPa时,对膜组件进行物理化学清洗.1.2污泥与进水水质本实验所用接种污泥取自青岛市麦岛污水处理厂,接种污泥的混合液悬浮固体浓度(mixedliquidsuspendedsolids,MLSS)为31.9g·L-1,接种体积1L.反应器进水采用配制的模拟含盐有机废水,其组成为：C6H6O6、CH3COONa、NH4Cl和KH2PO4,按COD:N:P≈55:5:1比例配制成模拟含盐有机废水.盐度采用投加海水晶控制,由于海水晶含有Ca2+、Fe2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+和Co2+等离子,因此进水不额外添加微量元素.1.3出水水质与污泥性质分析方法COD采用重铬酸钾法测定;pH采用雷兹PHS-3DpH计测定;VFA和气体采用气相色谱法测定;混合液悬浮固体浓度(MLSS)和混合液挥发性悬浮固体(mixedliquorvolatilesuspendedsolids,MLVSS)采用重量法测定;蛋白质采用Folin-酚试剂法[11];多糖采用苯酚-硫酸法测定.1.4膜污染特性分析方法出水时启动蠕动泵,待真空压力表读数稳定后,将该读数记为当天跨膜压差(TMP)值,同时收集一定体积水量并记录耗时,即可计算当天膜通量和膜总阻力.膜总阻力根据Darcy公式[式(1)计算：(1)式中,R为膜总阻力,m-1;ΔP为跨膜压差(TMP),Pa;μ为渗滤液动力黏度系数,Pa·s;J为膜通量,L·(m2·h)-1.膜面污染物特征及其元素组成采用扫描电子显微镜(SEM)和能量散射X