分体式间歇运行膜生物反应器处理生活污水的试验研究_赵玉华

收稿日期:2006-03-09基金项目:辽宁省自然基金项目(962126);沈阳市“十五”科技项目(1022051-3-01)作者简介:赵玉华(1959-),女,教授,主要从事水处理理论与技术研究.文章编号:1671-2021(2006)04-0609-04分体式间歇运行膜生物反应器处理生活污水的试验研究赵玉华,琚冉,傅金祥,由昆,周伟伟,李敬宝(沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:目的通过降低膜负荷缓解膜污染,提高膜生物反应器的处理有机物、脱氮效果.方法采用分体式间歇运行膜生物反应器,生物反应器间歇运行的方式处理污水,处理后的出水进行膜分离处理,并测量原水、生物反应器出水、膜分离出水的COD、NH3-N、NO-2-N、NO-3-N、TN、TMP,考察分体式间歇运行膜生物反应器处理有机物、脱氮效果及膜污染速率.结果试验表明,系统处理COD平均去除率达到87.9%,NH3-N的平均去除率为93.8%,对TN的平均去除率为82.5%,并且与一体式膜生物反应器相比膜污染速率大大降低.结论分体式间歇运行膜生物反应器具有良好的有机物和含氮污染物的去除能力,生物反应器中硝化反应、反硝化反应进行彻底,膜污染速率降低.关键词:分体式间歇运行膜生物反应器;污水处理;膜污染速率;硝化过程中图分类号:TU992.3文献标识码:A膜生物反应器(MBR)是一种新型生化反应系统.已成功地应用于中水回用、粪便废水、垃圾渗滤液、工业废水的处理[1-2],而且具有很强的抗冲击负荷能力[3],被称为最有前途的水处理技术之一,但是膜高昂的造价成本[4-5]和膜污染[5-7]制约了膜生物反应器大规模推广应用.通过对生活污水预处理,减少膜负荷,可以延缓膜污染,同时缩短膜清洗时间.笔者采用分体式间歇运行膜生物反应器处理生活污水,考察了这种组合方式处理有机物、NH3-N、NO-2-N、NO-3-N、TN的效果及膜污染速率.而使用分置式间歇运行膜生物反应器会使硝化过程和反硝化反应过程进行的彻底,具有良好的脱氮效果.1试验条件1.1试验装置与配水试验装置采用分体式间歇运行膜生物反应器,生物反应器由圆柱形有机玻璃制造,直径280mm,高2m,有效容积0.108m3.膜组件为聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜(束状),膜孔径0.2μm,纤维内径0.5mm,外径0.8mm,膜面积1m2.控制设备由时间继电器和电磁阀组成.试验装置如图1.试验时,曝气量控制在0.2m3·h-1,水温18～23℃,反应器出水量7L/h.1.2试验用水试验用水采用人工配制,具体配水成分见表1.进水水质pH6.0～7.0,水温为常温,COD质量浓度为260～620mg/L,氨氮质量浓度为1.259～7.516mg/L.1.3试验方案生物反应器采用间歇运行方式,运行周期4h,运行方式为进水1h、曝气2h※静沉45min※出水1h※停机15min.活性污泥取自沈阳市北部2006年07月第22卷第4期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)July2006Vol.22,No.4污水厂污泥回流泵中的活性污泥.试验过程检测COD(化学需氧量)、NH3-N(氨态氮)、NO-2-N(亚硝酸氮)、NO-3-N(硝酸氮)、TN(总氮)、ρ(TMP)(膜内外压差),考察分体式间歇运行膜生物反应器处理有机物,脱氮的能力,及膜污染速率.图1试验装置示意图表1试验用水配方mg·L-1ρ工业葡萄糖ρ尿素ρ磷酸二氢钾ρ氯化钙ρ硫酸亚铁ρ氯化镁30022.57.30.40.2微量2结果与讨论2.1COD的去除效果分体式间歇运行膜生物反应器处理COD的效果见图2.一级出水为平衡水箱中水,二级出水为膜分离后出水.图中可以看出原水COD的质量浓度102～610.4mg/L.一级出水COD的质量浓度18.9～183mg/L,平均值为38mg/L.说明分体式间歇运行膜生物反应器具有很强的抗冲击负荷能力,二级出水COD的质量浓度为14.2～53.4mg/L,平均为24.7mg/L,达到了中水回用的标准.图2COD的去除效果2.2NH3-N的去除效果氨态氮去除效果及去除率见图3.图3NH3-N的去除效果对于一级出水NH3-N去除率70%～99.6%,平均为87.9%,系统去除率63.9%～99.5%,平均为90.7%.间歇运行的生物反应器由于活性污泥增长缓慢没有排泥,活性污泥中的氨化菌在活性污泥中富集,没有流失,NH3-N的去除率应该逐渐提高[8],但是这种情况并没有出现,其原因主要有两点:①在较高的有机物含量下,氨化菌不能成为优势菌种;②反应时间短:间歇运行生物反应器曝气反应时间为2h,反应不充分同样会影响氨化菌转化NH3-N的作用效果.2