MBBR-MBR组合工艺处理生活污水效能及膜污染研究

Ｖｏｌ.９ꎬＮｏ.３Ｍａｙꎬ２０１９环境工程技术学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第９卷ꎬ第３期２０１９年５月张恒亮ꎬ段亮ꎬ姚美辰ꎬ等.ＭＢＢＲ￣ＭＢＲ组合工艺处理生活污水效能及膜污染研究[Ｊ].环境工程技术学报ꎬ２０１９ꎬ９(３):２４５￣２５１.ＺＨＡＮＧＨＬꎬＤＵＡＮＬꎬＹＡＯＭＣꎬｅｔａｌ.ＳｔｕｄｙｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｆｏｕｌｉｎｇｏｆＭＢＢＲ￣ＭＢＲｃｏｍｂｉｎｅｄｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ９(３):２４５￣２５１.收稿日期:２０１８￣１１￣０９基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(２０１５ＺＸ０７２０３￣００７￣００１)作者简介:张恒亮(１９９０—)ꎬ男ꎬ博士研究生ꎬ主要从事水处理技术研究ꎬ１０７９０９２１０４＠ｑｑ.ｃｏｍ∗责任作者:段亮(１９８３—)ꎬ男ꎬ研究员ꎬ博士ꎬ长期从事水环境处理技术研究ꎬｄｕａｎｌｉａｎｇ＠ｃｒａｅｓ.ｏｒｇ.ｃｎＭＢＢＲ￣ＭＢＲ组合工艺处理生活污水效能及膜污染研究张恒亮１ꎬ２ꎬ３ꎬ段亮２ꎬ３∗ꎬ姚美辰２ꎬ３ꎬ魏健２ꎬ３１.北京师范大学水科学研究院ꎬ北京１００８７５２.环境基准与风险评估国家重点实验室ꎬ中国环境科学研究院ꎬ北京１０００１２３.中国环境科学研究院城市水环境研究室ꎬ北京１０００１２摘要构建了移动床生物膜反应器(ＭＢＢＲ)￣膜生物反应器(ＭＢＲ)组合工艺处理生活污水ꎬ考察了其对污染物的去除效果和膜污染情况ꎮ结果表明ꎬＭＢＢＲ￣ＭＢＲ对ＮＨ＋４￣Ｎ和ＣＯＤ的去除率均能达到９７％以上ꎮＭＢＲ中跨膜压随运行时间延长呈先慢速增加后快速增加的特点ꎬ活性污泥微生物胞外聚合物(ＥＰＳ)和微生物代谢产物(ＳＭＰ)是膜污染的重要物质ꎬ普通的化学清洗并不能使ＭＢＲ膜组件恢复到新膜的水平ꎬ膜污染呈不可逆性ꎮＥＰＳ的表观分子量分布较广泛ꎬ而ＳＭＰ的表观分子量呈单峰特征ꎬ主要以小分子量物质为主ꎮ关键词移动床生物膜反应器(ＭＢＢＲ)ꎻ膜生物反应器(ＭＢＲ)ꎻ生活污水ꎻ胞外聚合物ꎻ微生物代谢产物中图分类号:Ｘ７０３文章编号:１６７４￣９９１Ｘ(２０１９)０３￣０２４５￣０７ｄｏｉ:１０环境工程技术学报第９卷使填料处于流化状态ꎬ进而逐渐形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜ꎬ使移动床生物膜充分利用整个反应器空间ꎬ发挥附着相和悬浮相生物的优越性ꎬ使之扬长避短ꎬ相互补充ꎮ与以往填料不同的是ꎬ悬浮填料因能与污水多次接触而被称为“移动的生物膜”ꎮＭＢＢＲ工艺综合了传统流化床以及生物接触氧化法的优点ꎬ其适应性很强、运行稳定可靠ꎬ并且水头损失小、不堵塞、无需反冲洗ꎬ有着良好的抗冲击负荷的能力[１]ꎮ近年来ꎬ国内外学者针对ＭＢＢＲ工艺处理生活污水、工业废水、高氨氮有机废水、垃圾渗滤液等方面做了大量试验研究ꎬ均取得了良好的结果[２￣４]ꎮ其规格可大可小ꎬ从几ｔ∕ｄ的污水处理装置到几万、几十万ｔ∕ｄ的污水处理厂ꎻ其方法灵活多变ꎬ可以和多种工艺进行自由组合ꎬ满足不同水质、水量场合ꎬ具有广泛的应用前景ꎮ膜生物反应器(ＭＢＲ)是一种由膜分离单元和生物处理单元相结合的新型水处理技术ꎬ该技术以膜组件替代二沉池ꎬ可以进行高效的固液分离ꎻ由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现ꎬ使其生化反应速率大大提高ꎻ同时ꎬ有机负荷率(Ｆ∕Ｍ)的降低减少了剩余污泥产生量ꎬ甚至无剩余污泥ꎬ从而解决了传统活性污泥法存在的出水水质不稳定、污泥容易膨胀等问题ꎮ国内外对ＭＢＲ工艺已有很多研究:欧阳雄文等[５]肯定了ＭＢＲ工艺的脱氮除磷效果ꎻＲｏｓｅｎｂｅｒｇｅｒ等[６]验证了ＭＢＲ工艺处理市政污水有很好的效果ꎮ目前ꎬＭＢＲ工艺已在美国、德国、法国和埃及等１０多个国家得到广泛应用[７￣８]ꎮＭＢＢＲ￣ＭＢＲ组合工艺是将二者有机结合起来ꎬ形成一体化的移动床膜生物反应器ꎬ该组合工艺与单独的ＭＢＢＲ和ＭＢＲ工艺相比进一步减少了剩余污泥的产生量ꎬ提高了脱氮效果ꎬ减少了膜污染ꎬ抗冲击负荷能力得到进一步的提高[９]ꎮ现有报道[１０]主要研究了生物填料在反应器中剧烈运动时碰撞膜表面滤饼层进而造成的膜污染情况ꎮ笔者主要对各反应器中生物质如胞外聚合物(ＥＰＳ)和可溶性微生物产物(ＳＭＰ)进行研究ꎬ着重阐述了反应器存在形式和表观分子量分级ꎬ以期为ＭＢＢＲ￣ＭＢＲ组合工艺膜污染理论研究提供参考ꎬ并为污水处理工艺的选择提供依据ꎮ１材料与方法１第３期张恒亮等:ＭＢＢＲ￣ＭＢＲ组合工艺处理生活污水效能及膜污染研究１环境工程技术学报第９卷２第３期张恒亮等:ＭＢＢＲ￣ＭＢＲ组合工艺处理生活污水效能及膜污染研究接近ꎬ为０