原位電凝聚膜生物反應(yīng)器處理廢水的工藝研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)作為膜分離與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的污水處理新技術(shù)，受到了廣泛關(guān)注。強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器的處理效果和控制膜污染是膜生物反應(yīng)器的研究重點(diǎn)。本研究在傳統(tǒng)浸沒式膜生物反應(yīng)器(SMBR)膜組件兩側(cè)設(shè)置以鐵為犧牲陽極的電凝聚極板，構(gòu)建原位電凝聚膜生物反應(yīng)器(SECMBR)，并以模擬印染廢水和生活污水為研究對象，考察原位電凝聚膜生物反應(yīng)器馴化期和運(yùn)行期的微生物特性、污染物去除效果，為原位電凝聚膜生物反應(yīng)器處理工藝的推廣應(yīng)用提供理論和技術(shù)

2、支持。
　　首先實(shí)驗(yàn)采用傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器及電凝聚膜生物反應(yīng)器，在20℃及0.16～0.4m3/h曝氣量條件下，分別處理模擬活性黑KN-B印染廢水，并逐步增加印染廢水中活性黑染料的濃度，其濃度值由0mg/L增加至30mg/L。通過分析處理過程中，兩個反應(yīng)器對模擬活性黑印染廢水COD及色度的去除效果及反應(yīng)器中污泥性能的變化，可以得出，原位電凝聚膜生物反應(yīng)器處理模擬印染廢水的效能優(yōu)于傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器，系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，微生物耐受性好

3、。
　　當(dāng)印染廢水中染料濃度較低(≤15mg/L)時，兩個反應(yīng)器中的活性污泥對印染廢水的適應(yīng)性較好，污泥濃度不斷升高。而隨著進(jìn)水染料濃度增加，其對微生物的毒性作用增強(qiáng)，導(dǎo)致傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器內(nèi)的污泥活性大幅下降，對模擬印染廢水幾乎無脫色效果;同時，通過電鏡掃描(SEM)分析，傳統(tǒng)MBR反應(yīng)器內(nèi)菌膠團(tuán)數(shù)量減少，絮體松散且小。而電凝聚膜生物反應(yīng)器由于電凝聚單元的作用，增加了活性污泥的絮凝性及污泥中微生物的抗毒性作用，在一段時間內(nèi)維持了一

4、定的活性和對染料的去除能力。結(jié)合不同染料濃度階段，兩個反應(yīng)器內(nèi)微生物的變性梯度凝膠電泳(DGGE)圖譜可得，原位電凝聚膜生物反應(yīng)器內(nèi)有適應(yīng)模擬活性黑印染廢水的優(yōu)勢菌種產(chǎn)生，使系統(tǒng)具有一定的脫色能力。
　　其次實(shí)驗(yàn)以電凝聚膜生物反應(yīng)器為核心，并列運(yùn)行傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器及電場膜生物反應(yīng)器，通過在不同工藝參數(shù)條件下對生活污水的處理實(shí)驗(yàn)，考察了系統(tǒng)對生活污水COD和氨氮的去除效率。在水力停留時間(HRT)為4h，6h及8h的變量實(shí)驗(yàn)中，隨著

5、HRT的增加，電凝聚MBR對COD的處理效率分別為62.34％，71.40％及75.68％，氨氮去除效率分別為62.07％，63.97％及91.76％，可得出HRT的增加能提高系統(tǒng)的處理效率。同時，通過分析比較三個反應(yīng)器的處理效率，可得出:原位電凝聚膜生物反應(yīng)器處理效果優(yōu)于傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器及電場膜生物反應(yīng)器，并具有更好的穩(wěn)定性。曝氣量(0.2m3/h，0.4m3/h和0.6m3/h)變量實(shí)驗(yàn)表明，0.6m3/h曝氣強(qiáng)度影響了污泥對有機(jī)物

6、質(zhì)的吸附和降解，造成COD去除效率的波動，增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。而對于氨氮的去除，隨著曝氣量的增加，電凝聚膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的活性增強(qiáng)，氨氮去除效率較0.2m3/h條件下有明顯的提高，在0.4m3/h及0.6m3/h條件下最高可達(dá)98％以上。在電流密度分別為0.083mA/cm2，0.183mA/cm2和0.43mA/cm2條件下，電凝聚MBR系統(tǒng)內(nèi)COD和氨氮的去除率都有所增長。在0.083 mA/cm2電流密度條

7、件下，COD去除率平穩(wěn)緩慢地上升，系統(tǒng)更容易進(jìn)入正常運(yùn)行工況，同時，該條件下電凝聚MBR系統(tǒng)對氨氮的去除效率較傳統(tǒng)MBR系統(tǒng)提高了10％，而隨著電流密度增加，系統(tǒng)處理優(yōu)勢減弱。在除磷方面，原位電凝聚膜生物反應(yīng)器由于電凝聚單元的作用，較傳統(tǒng)MBR及電場MBR工藝，吸磷能力強(qiáng)，處理優(yōu)勢明顯，出水總磷濃度降低了約56.82％。
　　通過討論分析，確定電凝聚膜生物反應(yīng)器處理生活污水的最佳工藝條件為:HRT=8h;曝氣量為0.4m3/h;電