膜生物反应器在高校中水回用工程中的应用_王宗华

工业用水与废水INDUSTRIALWATER＆WASTEWATERVol．40No．3Jun.，2009膜生物反应器在高校中水回用工程中的应用王宗华1，王新征1，刘恒昌2，靳娜3（1.南阳师范学院土木建筑工程学院，河南南阳473000；2.南阳市建设委员会，河南南阳473000；3.南阳市环境工程设计研究院，河南南阳473000）膜生物反应器（MBR）将活性污泥法和膜分离技术有机结合，利用膜分离技术作为处理单元中微生物富集手段，并对微生物进行有效拦截或吸附，具有工艺流程简单、占地面积小、出水水质好、可直接回用、剩余污泥产量低、维护管理方便等特点［1-3］。随着膜技术发展和膜价格下降，膜生物反应器已经越来越多地应用于污水处理行业，在中水回用中具有广阔的应用前景。高等学校人口集中，用水量大，洗涤及盥洗用水、沐浴用水等排水的污染程度低，组分单一，因此，从排水收集、污水处理和中水回用等各个环节上，高等学校校园都非常适合建立中水回用系统［4］。本文应用实验室小试试验结果，在河南某大学园区建立MBR中水回用的示范工程，对实际运行的工艺参数和运行的稳定性提供了有益的借鉴。1水质水量河南某大学园区，在校师生2万余人，生活污水排放量为2000m3／d。设计进出水水质如表1。采用MBR工艺流程进行处理，要求处理后的水质达到国家标准《城市污水再生利用———城市杂用水水质》（GB／T18920－2002），回用于浇洒道路、绿化、冲厕等。2废水试验研究对废水进行试验研究，确定合理的设计参数。试验装置见图1所示。污水经格栅去除较大的悬浮物和漂浮物后，自流进入MBR，利用反应器内存在的大量微生物完成有机物降解和氨氮氧化，出水采用自吸泵间歇抽吸出水。MBR反应器中实现了污水生物处理及常规回用工艺中的混凝、沉淀、过滤和消毒的多重功能，出水可以直接满足回用要求。MBR反应器中既有高效生物作用，又可以利用膜的物理化学特性对污染物进行有效吸附和截留，通过二者有效结合去除污水中的有机物、NH3－N、细菌、病毒等污染物。2．1水力停留时间水力停留时间（HRT）对COD去除率的影响见图2。收稿日期：2008-12-10；修回日期：2009-03-10摘要：采用膜生物反应器工艺建立中水回用示范工程，对工程设计运行参数和污染物去除机理进行探索，并进行了技术经济分析。结果表明：出水COD、氨氮等指标均优于《城市污水再生利用———城市杂用水水质》（GB／T18920－2002）要求，可回用于浇洒道路、绿化、冲厕等。运行成本约0.55元／m3。关键词：膜生物反应器；设计运行参数；膜通量；膜污染中图分类号：X703.3；TU991.57文献标识码：B文章编号：%1009－2455（2009）03－0084－04表1设计进、出水水质项目ρ（COD）／（mg·L－1）ρ（BOD5）／（mg·L－1）ρ（SS）／（mg·L－1）ρ（NH3－N）／（mg·L－1）污水水质40020020035回用水质≤50≤10≤10≤10图1试验装置1852634971原水箱2曝气砂头3中空纤维膜组件4生物反应器5曝气泵6浮球阀7隔膜泵8气体流量计9真空表·84·HRT决定反应器容积和所需膜面积，直接影响处理设施投资，故在保证出水水质前提下，需确定较佳的HRT。从图2可看出：随停留时间的增大，COD去除率逐渐增大，HRT为6h时，装置对COD的去除率达到83．1％，继续增大停留时间，对COD的去除率增大幅度不大，对最后出水的COD总去除率没有太大的意义。对装置而言，延长HRT即降低了此设备的处理量，在满足一定处理量的前提条件下，增加停留时间HRT即加大好氧处理时间，增大设备体积，增大了一次性投资费用，综合考虑处理效果及能耗费用取HRT为6h。2．2污泥浓度污泥浓度对COD去除率的影响见图3。膜生物反应器中维持较高的污泥浓度，在一定范围内污泥浓度增加可提高反应器处理效率。但随着污泥浓度增加，污泥絮体随之增加，在膜表面形成较为稳定的动态膜，导致较多的细小颗粒和胶体物质在膜表面沉积或吸附，混合液粘度也随之增大，膜污染加剧，致使膜过滤阻力增加，膜通量受到影响［5-6］。同时随着污泥浓度增加，氧转移效率下降，为维持反应器中一定的溶解氧浓度，必须提高曝气量。因此MBR中的污泥浓度应结合曝气强度进行控制。从图3可看出：MBR中的污泥的质量浓度控制在5．4g／L，COD去除率在84．1％以上，本工程控制污泥的质量浓度5～6g／L。2．3曝气强度在MBR膜组件底部采用穿孔管曝气，为微生物生长及有机物降解和硝化过程提供足够的溶解氧，同时可维持混合液紊动，减缓污泥在膜表面沉积，控制膜污染，提高膜的使用寿命。曝气强度过高或者过低都会引起膜过滤阻力增加［7］，曝气量过低会造成反应器中溶解氧不足，而曝气量过高将导致污泥过于分散。通过