膜生物反应器处理生活污水的实验研究和工程设计

第31卷第10期762005年10月水处理技术TECHNOLOGY0FWATERTREATMENTV01_31N0．100ct．．2005膜生物反应器处理生活污水的实验研究和工程设计迟娟，张国照，李敏哲，湛蓝，卢钢，栾兆坤f中国科学院牛念环境研究中心，北京102200)摘要：通过浸没式膜生物反应器处理生活污水的实验研究，在给定气水比、停留时间、污泥负荷、污泥浓度、膜出水工作压力等设计参数的条件下得出膜生物反应器对有机物、氨氮的去除效果以及洗膜的方法。并以工程实例介绍膜生物反应器(MBR)处理生活污水的设计与计算方法。关键词：膜生物反应器；生活污水回用；洗膜；工程设计中图分类号：X703．1：TQ02．8文献标识码：B文章编号：1000—3770(2005)10-0076·03膜生物反应器(MBR)是膜技术(超滤或微滤)与传统的活性污泥生化处理技术相结合的新的污水处理：[艺，它以膜分离过程取代传统工艺的重力沉降过程，克服了传统工艺因固体颗粒的沉降性不好而使活性微生物流失，不能保证出水水质稳定的弊端，MBR工艺能将污泥停留时问和水力停留时间完全分离，绝大部分微生物被截留在生物反应器中，使反应器中的污泥浓度很高，微生物种类很丰富，不f日能有效去除有机物，还能较好地去除氨氮和其它较难降解物质。膜过滤出水水质优于传统三级处理出水水质，可直接回用。1实验研究1．1实验概况本实验研究采用牛活污水作为原水，经过浸没式膜生物反应器的生化处理，原水、反应器内混合液沉淀后的上清液、反应器内的混合液经0．4txm醋酸纤维膜过滤的滤过液(以下简称滤过液)、反应器内混合液经膜后的出水(以下简称膜出水)这四部分的有机物和氨氮的浓度值被分别测量，得出膜生物反应器对于二者的去除率，以及膜表面滤饼层对了何机物及氨氮(或总氮)的去除所起到的特殊作用。处理水量：10L／h；处理水质：COD为100～500mg／L，NH．N为10~40mg／L，运行方式：采Hj伞自动间歇运行方式，13min抽吸出水，2min停止抽吸，而曝气不问断。试验周期：1年。膜参数：聚丙烯中空纤维膜，孔径为0．4txm，膜通量为6．5t／m2~h，膜出水压力．0．02～．0．03MPa。设计参数：气水比40：1，水力停留时间6h，污泥负荷0．1kgCOD／(kgMLSS·d)，污泥浓度10g／L，水温为室温。实验装置：反应器是有机玻璃材料，长方形，总池容为100L，水力停留时间6h，内设磁浮子液位开关，膜出水靠自吸泵抽吸，自吸泵入水管装有电节点真空表，当真空表达到预设值(．0．045MPa)时，自动报警表明膜已被堵塞。实验流程：生活污水一调节池一膜生物反应器一出水。1．2实验结果系统运行至120d时，污泥浓度近10g／L，此时系统稳定运行，取下列数据作分析研究。1．2．1COD的变化值运行期间进水COD值为100~400mg／L，从运行结果看，上清液COD范围为30~90mg／L，证明反应器内活性污泥对COD的去除率在78％~82％之间；滤过液COD值范围为30～60mg／L，用与膜孔收稿日期：2005—02—0l作者简介：迟娟(1975一)，女，中科院研究生，主要从事水处理技术方面的设计；联系电话：010—60212222—242；E—mail：chijuan@sina．tom．cn。维普资讯http://www.cqvip.com迟娟等，膜生物反应器处理生活污水的实验研究和工程设计77径一样的滤纸简单过滤，可在生化降解的基础上将COD的系统去除率增加至84％左右，即生化+简单过滤后一般可达N-级生化处理的效果；混合液经膜过滤后COD范围在10~30mg／L，此时系统去除率可达93％左右，证明膜生物反应器对COD的去除率高于传统活性污泥法10％左右，这其中幸要是膜的机械过滤作用和膜表面胶质状滤饼层所起的作用，滤饼层附着在膜表面具有复杂的微生物结构，由外至里依次为好氧层、兼氧层和厌氧层，对于百机物的去除可更加彻底，对不易降解的有机物更起到了有效的降解作用。1．2．2NH3-N变化值硝化菌(属好氧、专性自养菌)的世代周期较长，但膜生物反应器的泥龄较长，远大于硝化细菌的世代生长时间，MBR能够保证硝化菌的生存条件，在溶解氧充足的条件下，能够使氨氮在硝化细菌的作用下生成硝酸盐氮，当硝酸盐氮经过滤饼层缺氧环境时被还原成氮气，从而达到了脱氮的目的。运行期间进水NH一N值一般在10~40mg／L，高峰时达60mg／L。从运行结果看，上清液、滤过液、膜出水的NHrN值均小于5mg／L，基本相差无几，各点出水对NH一N的去除率均达到90％以上。说明微滤膜对NH一N的截留效果较差，NH一N的去除主要是在MBR反应池内完成的，但滤饼层对总氮的去除率可达40％60％，这就是膜生物反应器所具有的可利用单一一的好氧硝化过