MBR中低pH值与低有机负荷引起的污泥膨胀及其恢复_李亚峰

收稿日期:2007-05-10基金项目:建设部攻关项目(05-K2-9);沈阳建筑大学省级重点实验室开放基金资助项目(HJ-200605)作者简介:李亚峰(1960—),男,教授,博士,主要从事水污染控制理论与技术研究.文章编号:1671-2021(2007)06-0994-05MBR中低pH值与低有机负荷引起的污泥膨胀及其恢复李亚峰,金亚斌,陈涛,孟繁丽,高可(沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:目的研究低pH值、低有机负荷引起的丝状菌活性污泥膨胀对MBR工艺运行效果的影响,控制污泥膨胀,为实际工程应用提供实验依据.方法试验以增加反应器内的碱度和污泥负荷来提供适应菌胶团生长的微生物环境为主,同时投加次氯酸钠杀菌剂和硫酸亚铁絮凝剂来辅助控制污泥膨胀.结果污泥膨胀期间,上清液CODcr平均去除率比未发生污泥膨胀时提高了6.31%;为保持恒定出水量,膜两侧压差在7d内由10kPa迅速增加到65kPa.控制反应器内pH值7.2～8.0,BOD污泥负荷在0.292～0.323,调整十余天后,成功控制住了污泥膨胀.结论丝状菌比表面积大,在低底物浓度的条件下对基质的亲和能力比菌胶团强,污泥膨胀使膜污染急剧增加.创造有利于菌胶团生长的微生物环境可有效地恢复由丝状菌引起污泥膨胀.关键词:膜生物反应器;膜污染;污泥膨胀;污泥负荷中图分类号:X703文献标识码:A膜生物反应器(MembraneBioreactor,MBR)中的膜分离作用取代了常规活性污泥法中的二沉池,具有出水水质好,基建费用低,占地面积小等优点[1],已成功的应用于污水处理和中水回用工程.与传统工艺相比,膜的高效截留使微生物全部留在反应器中,不存在由于污泥膨胀导致的污泥流失问题.但是较差的污泥沉降性能会使污泥混合液黏度增加,泡沫增多,使膜污染急剧增加.95%以上的污泥膨胀是由于丝状菌所引起的,丝状菌以网格式结构在凝胶层表面覆盖、捆绑,对膜表面污染物起到支撑和固定作用,最终在膜表面形成厚度大、结构致密、黏着牢固的污染层,缩短了膜过滤周期,成为MBR工艺发展的一大难题[2-4].引起丝状菌污泥膨胀的原因大致可分为5种类型:(1)基质限制;(2)溶解氧限制;(3)营养物缺乏型;(4)高、低pH冲击引起;(5)腐败废水或高硫化氢因素等膨胀类型[5].当前膜生物反应器中由于上述原因引起的污泥膨胀问题的研究还不是很全面.笔者针对试验中发生的低pH值,低有机负荷引起的丝状菌污泥膨胀问题,研究了其对膜生物反应器运行的影响,通过增加碱度和调整污泥负荷的方法成功的控制了污泥膨胀.1试验装置与方法1.1试验装置试验采用一体式膜生物反应器(见图1).反应器有效容积为120L,右侧安装膜组件,采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维帘式膜,膜孔径0.2μm,纤维内径0.6μm,纤维外径1.0μm,膜面积1m2,流量为0.24m3/d.生物反应器底部交错设置曝气槽提供微生物所需的溶解氧和产生冲刷膜面的错流流体,曝气量由气体转子流量计控制;出水泵前设真空压力表和液体转子流量计.2007年11月第23卷第6期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Nov.2007Vol.23,No.61.高位水箱2.平衡水箱3.流量计4.浮球阀5.主反应器6.膜组件7.空压机8.单级自吸泵9.储水箱10.真空压力表图1膜生物反应器试验装置示意图1.2试验用水及分析方法试验模拟生活污水,由工业葡萄糖、尿素、氯化氨和磷酸二氢钾配置而成,同时加入的微量元素包括:氯化钙、硫酸镁、硫酸铁、硫酸锰、氯化锌.原水水质参数见表1.水质检测项目及方法:CODcr采用重铬酸钾法,BOD5采用空气压差法,NH3-N采用纳试剂光度法,MLSS采用重量法,pH采用便携式溶氧仪,TP采用钼酸铵分光光度法,溶解氧采用便携式溶氧仪.1.3试验的启动试验所用的污泥取自沈阳北部污水处理厂二沉池的回流污泥,取回后将污泥静沉并弃去上清液,污泥呈深褐色,活性较差.原水对其进行培养驯化,闷曝3d后倒入反应器中.生物反应器采用连续进水、连续曝气、连续出水的方式运行,将水表1原水水质参数ρ(CODcr)/(mg·L-1)ρ(BOD5)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(SS)/(mg·L-1)t/℃pHρ(TP)/(mg·L-1)127～62573.5～348.714.5～69.220～13012～16.34.5～8.02.5～14.1力停留时间(HRT)调整为8h,气水体积比为40∶1,溶解氧(DO)>2.0mg/L,出水流量为10L/h,污泥质量浓度(MLSS)为3.5g/L.连续运行7d后,污泥已形成较大的颗粒,呈褐色,沉降性能较好,此时认为