自生生物动态膜反应器处理市政污水的特性

第33卷第4期2004年12月上海师范大学学报(自然科学版)JournalofShahghaiNormalUniversity(NaturalSciences)Vo1．33．No．42004，Dec．自生生物动态膜反应器处理市政污水的特性吴季勇，华敏洁，高运／(上海师范大学旅游学院环境工程系，上海200234)摘要：实验采用0．1mm孔径的筛网自制膜组件制备自生生物动态膜反应器，考察了自生生物动态膜的形成和再生，膜孔径、膜通量和污泥浓度对自生生物动态膜形成的影响，以及对模拟城市污水的处理效果．实验结果表明，自生生物动态膜可在48h左右形成，其中滤饼层在10min左右即可形成，自生生物动态膜的再生可在50min左右完成．在HRT为4h．，膜通量为20，8Lnilh～，MLSS为4000mg／L左右时，系统稳定运行40d里，出水水头压差保持在9mm左右，出水的SS未检出，浊度均小于5NTU，氨氮的去除率保持在80％以上，COD平均去除率为87．5％，膜分离对有机物的平均去除率为l8．6％．关键词：自生生物动态膜；膜生物反应器；市政污水；膜污染中图分类号：X703，1文献标识码：A文章编号：1000-5137(2004)04-0089-07膜技术因其具有可靠的出水水质、简捷方便的操作方式等特点而引起了水处理界的广泛重视，但膜组件价格昂贵以及膜污染造成的通量衰减等问题却严重阻碍了膜技术的推广应用¨I2J．为降低膜组件的造价，采用大孔径(相对于超滤、微滤)的材料来制作膜组件，在其过滤之前先用预涂剂或者微生物及其代谢产物在膜材料表面形成动态膜，以使其过滤孔径变小而截留能力增强J．MegatJ，AI—Ma．1ack_5J，MareAltman和Kryvoruchko分别使用高岭土、MnO：沉淀物、水合氧化锆和粘土矿石预涂制备动态膜，研究了动态膜的特性．Lee，Jiraratananonl9J，范彬¨”和Yoshiaki14]分别使用大孔径筛网等制作膜组件，考察了动态膜的特性．本研究考察了自生生物动态膜的形成和再生，膜孔径、膜通量和污泥浓度对自生生物动态膜形成的影响，以及对模拟城市污水的处理效果和机理．该工艺技术问题的研究将为城市污水处理提供一条高效经济、切实可行的解决途径，具有重要意义．1试验方法1．1实验装置自生生物L动态膜反应器的实验装置如图1所示．主要包括：①贮水池，用以配制进水，总容积约100L；②好氧反应器，为长方体反应容器，总容积30L，有效容积约13．5L；③膜组件，动态膜组件由铁丝、筛绢橡皮管等自制而成，结构类似平板膜，过滤面由孔径为1001xm的筛绢包裹制成，每片膜的有效过滤面积为0．039m，膜组件的运行方式为单段并联运行，每片膜可单独控制出水；④加热系统，加热系收稿日期：2003-08-31基金项目：上海师范大学校级科研(青年教师)基金项目(DCL303)．作者简介：吴季勇(1978．)，男，上海师范大旅游学院工程系硕士研究生；高运川(1966-)，男，上海师范大学旅游学院副教授．维普资讯http://www.cqvip.com上海师范大学学报(自然科学版)2004年统由加热棒和温度控制仪构成，用以控制反应器的温度．(1)贮水池(2)反应器(3)动态膜组件(4)计量泵(5)气泵(6)空气流量计(7)曝气器(8)阀门(9)加热及温控系统图1实验装置图1是自生生物动态膜反应器的示意图，反应器内设导流板，将反应器分隔为左右两部分，在左右两部分均设有曝气装置，在反应器的Et常运行中，左侧曝气装置向混合液供氧同时推动混合液在反应器内形成环流，维持反应器内混合液的完全混合状态，充氧均匀．右侧膜组件下方的曝气装置主要通过空曝气产生较强的气水多相流以控制自生生物动态膜表面的污染．正常运行时，打开阀门⑧，进水由计量泵从贮水池定量连续打人反应器内，滤液透过过滤面进人膜组件内的空腔，并通过出水管流出反应器．自生生物动态膜反应器在液面与出水口之间的高差AH的驱动下自流出水．空曝气时，打开设置在膜组件底部的曝气装置，关闭左侧曝气装置、进水泵和出水阀门．1．2试验用水实验用水为人工模拟城市污水，有机物浓度和城市污水相近，其组成主要有葡萄糖、淀粉和蛋白胨等．1．3测试项目及分析方法监测项目主要有pH，COD，氨氮，总磷，浊度及污泥浓度MLSS等¨．同时还监测流速和温度等．2试验结果与讨论2．1自生生物动态膜的形成图2为自生生物动态膜的形成过程中过滤起始阶段膜对SS和浊度的去除．在出水瞬间，SS高达787mg／L，浊度为88．2NTU，出水十分浑浊，可见动态膜原膜组件对SS的截留效果很小．开始出水后，出水的SS和浊度急剧下降，说明从过滤一开始，由于浓差极化的作用，滤饼层就开始形成，至10min左右出水的SS降到100mg／L左右，浊度降到20NTU左