MBR对不同分子质量有机物的去除规律_陈卫文

技术总结MBR对不同分子质量有机物的去除规律陈卫文,顾平,刘锦霞(天津大学环境科学与工程学院,天津300072)摘要:采用中空纤维微滤膜生物反应器(MBR)装置处理生活污水,通过对运行中的原水、出水、混合液的有机物分子质量分布情况分析,阐述了该膜生物反应器对各分子质量区间内有机物的去除规律。试验结果表明,物理截留作用可完全截留粒径>0.22μm的有机物,而活性污泥的降解作用以及膜表面滤饼层和凝胶层的共同作用可去除大部分0.22μm以下的有机物。关键词:污水处理;膜生物反应器;微滤;分子质量分布中图分类号:X703.1文献标识码:C文章编号:1000-4602(2003)02-0043-03通常认为,膜生物反应器对有机物的去除机理是基于反应器中悬浮生长的活性污泥的生物降解作用和膜的物理截留作用[1]。为此,通过试验分析比较了混合液和出水中不同分子质量有机物的含量变化,以证明膜的物理截留作用和活性污泥的生物降解作用,并根据不同运行时期混合液中有机物的分子质量分布情况,研究了可溶性微生物产物(SMP)的分子质量分布规律。1试验部分1.1试验装置反应器采用由天津工业大学生产的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件,投加活性污泥后对天大生活污水进行处理,装置流程见图1。图1膜生物反应器污水处理流程图反应器处理水量为100Ld,采用连续曝气、间歇出水的方式连续运行。膜孔径为0.22μm、有效面积为0.4m2、长度为400mm,表面性质为亲水性。空气由空压机压缩到压力罐,以3.92×104Pa的压力对反应器进行曝气。表1为反应器主要运行参数。表1装置运行参数设计流量(Lh)4.8HRT(h)6出水时间比7∶3SRT(d)271.2分子质量分布试验分子质量分布试验装置采用中国科学院上海原子核研究所膜分离技术研究发展中心生产的氮气加压过滤装置(SCM杯式超滤系统),分别用不同规格的滤膜对水样进行压滤,通过对滤液COD值的测定来确定溶液中有机物分子质量分布。分别用5种不同截留分子质量的滤膜(规格见表2)采用平行过滤的方法对原水、混合液、出水进行过滤,试验流程如图2所示。①采用微滤膜过滤时将微滤膜装入过滤器,加入300mL蒸馏水,过滤250mL左右时将滤过液和过滤器内的剩余蒸馏水一并弃去。用少量待测水样清洗过滤器后加入待测水样过滤,弃去150mL初滤液,然后收集滤液以进行COD指标测定,过滤器中的水样不能滤干。②将超滤膜装入过滤器,加入100mL蒸馏水,过滤50mL左右时将滤过液和过滤器内的剩余·43·中国给水排水2003Vol.19CHINAWATER&WASTEWATERNo.2蒸馏水一并弃去。用少量待测水样清洗过滤器后加入待测水样过滤,弃去50mL初滤液,然后收集滤液以进行COD指标测定,同样应注意过滤器中的水样不能滤干。图2有机物分子质量分布试验表2分离膜规格滤膜规格材质有机物截留范围微滤膜(0.45μm)混合纤维素酯(CA)粒径>0.45μm微滤膜(0.22μm)混合纤维素酯(CA)粒径>0.22μm超滤膜(10000u)聚醚砜(PES)分子质量>10000u超滤膜(4000u)高分子合金聚合膜(SPES)分子质量>4000u超滤膜(1000u)高分子合金聚合膜(SPES)分子质量>1000u1.3分析方法对反应器水样的水质监测方法见表3。表3水质监测方法分析项目测定方法仪器COD重铬酸钾法氨氮纳氏试剂分光光度法UV-722分光光度计浊度直读法GDS-3B光电式浊度计色度铂钴比色法2结果与讨论对反应器进水与出水的监测结果见表4,对COD和氨氮的去除率都达到90%以上,表明处理效果良好。表4进、出水水质项目COD(mgL)氨氮(mgL)浊度(NTU)色度(倍)进水371.138.33出水2520.3<15注:COD、氨氮的去除率分别为93.3%和92.94%。根据膜过滤试验中的滤膜规格,可将水样有机物分子质量分布分为0.22～0.45μm、10000u～0.22μm、4000～10000u、1000～4000u、<1000u五个区间进行研究。2.1膜的物理截留作用原水与出水有机物分子质量分布见表5。表5原水与出水有机物分子质量分布对比分布区间COD(mgL)分布比例(%)进水出水进水出水0.22～0.45μm28.05015.14010000u～0.22μm17.780.309.601.394000～10000u15.414.808.3222.241000～4000u8.690.834.693.85<1000u115.3715.6562.2672.52有机物总量185.321.58由表5可知:①原水COD值为185.3mgL,出水COD值为21.58mgL,COD去除率为88.4%。②原水COD呈“双肩分布”,以0.22～0.45μm和分子质