膜生物反应器(MBR) 用于微污染地表水处理的中试研究

水世界-中国城镇水网http://www.chinacitywater.org膜生物反应器（膜生物反应器（MBR）用于微污染地表水处理的中试研究）用于微污染地表水处理的中试研究郝爱玲，顾平郝爱玲，顾平（天津大学环境科学与工程学院，天津，300072）（天津大学环境科学与工程学院，天津，300072）摘要：本文进行了应用膜生物反应器（MBR）处理微污染地表水的中试研究。试验共进行了130天。试验原水采用人工配制，其CODMn的范围为8.08~27.26mg/l，NH3-N的范围为2.48~17.79mg/l，原水浊度在11.3~45.2NTU之间。试验中投加了粉末活性炭（PAC）来强化处理效果。在反应器稳定运行阶段，浊度的平均去除率达99.7%，CODMn、UV254、UV410的平均去除率分别为84.8%，89.1%和99.8%，此外97.4%的NH3-N也得到了去除。试验发现生物作用去除了原水中大量的有机物质，PAC的吸附作用也实现了部分有机物质的去除。试验获得了高质量的出水，满足国家饮用水卫生规范（2001）的要求。同时，反应器运行期间出现了膜通量的衰减，对污染的膜组件进行了物理、化学清洗，就各清洗步骤对膜通量恢复的贡献进行了评价，分析了洗脱液成分并推测了膜污染物的组成。关键词：MBR;PAC;中空纤维膜;微污染地表水;膜污染地表水作为饮用水源水，其日益严重的污染问题已引起水处理工程师们的广泛关注。详细的水质研究表明地表水存在严重的有机物污染。而传统的水处理工艺一般较难去除。与此同时，在更好地去除氨氮等方面，传统的水处理工艺常感到无能为力。如今，对有机物和氨氮的去除已经成为人们在水处理过程中最为关心的两大问题[1,2]。在许多发达国家应用超滤（UF）或纳滤（NF）技术因其高质量的出水而在水处理中获得广泛关注[3~5]。但这些膜的运行费用较高，因而其经济可行性仍是制约其发展的重要一环，这一点在中国这样的发展中国家尤其突出[6]。另一方面，微滤本身并不能有效地去除有机物，但是与吸附技术和生物技术的有机结合却可以弥补这一不足[7~9]。MBR与PAC技术联用就是这样一个成功的范例。PAC的吸附作用延长了一些有机物在反应器内的停留时间，增加了它们被微生物降解的机会[10]；同时经过初期生物降解的一些大分子有机物将会变为小分子的有机物（MW<3000）,其憎水性相对增强,从而更易于被PAC吸附去除[11]。可以说MBR中的生物处理与PAC吸附之间存在相互促进作用[9,11,12]。在中国，应用MBR进行地表水处理的研究工作已于近些年展开，但均限于小试试验[9,13,14]。同时，膜污染问题的存在仍是将MBR广泛应用于饮用水处理的一大障碍[15,16,17]。在以往小试研究的基础上，本文进行了MBR处理微污染地表水的中试研究。在生物处理、PAC吸附和微滤的联合作用下，MBR实现了对有机物和氨氮的有效去除。试验中还对污染的膜组件进行了清洗，对各清洗步骤后膜通量的恢复进行了测定。第1页共10页水世界-中国城镇水网http://www.chinacitywater.org1试验装置与方法试验装置与方法1.1试验装置试验装置如图1所示。膜生物反应器的有效容积为0.33m3。选用由膜天膜工程技术公司提供的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜组件，过滤面积15m2，膜孔径0.22μm。运行过程中，膜组件浸没于反应器中，由膜组件上设有的穿孔曝气管提供连续的曝气。调节阀出水阀低水位排泥阀出水鼓风机混合高水位循环泵原水进水泵PLC出水流量计膜生物反应器空气流量计储水罐膜低液位时原水通过提升泵从贮水罐注入膜生物反应器中，高液位时停止进水。采用出水8min、闲置2min的间歇出水方式来减少膜污染。采用重力出水。整个试验装置由PLC控制，实现自动运行。1.2运行条件试验时间从2002年12月至2003年6月，分两个阶段：第一阶段共运行29天；第二阶段运行101天。反应器每天运行24h，累计处理水量约400m3。试验过程中通过控制出水调节阀将前50天的出水量维持在150L/h，50天以后出水阀全开，自第90天起出水稳定在100L/h左右，相应的水力停留时间（HRT）在2.2~3.3h间。每天从反应器底部排泥阀排泥，将污泥龄（SRT）控制在30天。反应器内PAC浓度维持在2g/L。反应器内MLSS在1000mg/L左右（扣除PAC含量），气水比是20：1。曝气有利于冲刷掉膜表面的附着物，并使反应器内的溶解氧浓度保持在DO大于3mg/L。1.3原水性质由于此次试验处理水量较大（平均约为3m3/d），没有适宜的水源，故采用人工配水。由于地表水污染的一个重要原因在于污水的随意排放，在居民聚集区，生活污水对地表水源的污染尤其突出。所以本试验选取稀释了的生活污水作为配置原水的