氣水交替膜生物反應(yīng)器處理生活污水的效能研究.pdf

1、淹沒(méi)式膜生物反應(yīng)器（submerged membrane bioreactor, SMBR）與傳統(tǒng)污水處理工藝相比具有許多優(yōu)勢(shì)，但膜污染問(wèn)題限制了其廣泛應(yīng)用，同時(shí) MBR普遍使用較大的氣水比來(lái)控制膜污染，造成了反應(yīng)器中脫氮所需的缺氧、厭氧環(huán)境的缺失，導(dǎo)致脫氮效果不佳。為解決以上問(wèn)題，同時(shí)降低 SMBR的運(yùn)行能耗，本文首次研究了氣水交替膜生物反應(yīng)器（membrane aeration/filtration alternate membra

2、ne bioreactor, AMBR）處理生活污水的工藝特征及效能，在優(yōu)化了運(yùn)行條件的基礎(chǔ)上，考察了該反應(yīng)器處理生活污水同步脫氮除有機(jī)物的效果，并進(jìn)行了膜污染控制效能分析。
　　針對(duì)目前常用的疏水性微孔膜材料曝氣過(guò)程中泡點(diǎn)低、供氧能力有限的缺點(diǎn)，結(jié)合泥水分離對(duì)膜材料性能的要求，對(duì)選定的疏水性聚丙烯中空纖維膜進(jìn)行了親水預(yù)處理，以提高膜材料的供氧能力及出水性能，使其能滿足 AMBR對(duì)膜材料的要求。試驗(yàn)結(jié)果表明：以乙醇為親水劑，采用吸

3、附法能有效提高膜材料的親水性。預(yù)處理5min以上的膜材料，其供氧能力已得到了較大的改善，泡點(diǎn)由原膜材料的1.5kPa增至107kPa，供氧能力為原膜材料的6倍，達(dá)到了16.4g/m2·h。經(jīng)預(yù)處理后的膜材料出水性能也大大提高，在通量為50L/m2·h時(shí)，抽吸負(fù)壓僅為12kPa；而未經(jīng)預(yù)處理的膜材料，在抽吸負(fù)壓為78kPa時(shí)仍無(wú)法出水。
　　通過(guò)考察膜曝氣的影響因素，為膜曝氣應(yīng)用于水體充氧及后續(xù)的AMBR運(yùn)行提供基礎(chǔ)參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表

4、明：膜腔內(nèi)氣壓、水力條件和水質(zhì)對(duì)膜曝氣充氧效果有較大影響，而淹沒(méi)深度對(duì)膜曝氣充氧效果影響不大。在膜腔內(nèi)氣壓低于泡點(diǎn)的條件下，充氧速率及充氧能力隨膜腔內(nèi)壓力的增加而上升；而在一定范圍內(nèi)增加膜表面的水流流速有利于提高膜曝氣的供氧能力；水質(zhì)的惡化會(huì)導(dǎo)致膜曝氣的供氧能力下降。而膜組件在10～40cm的淹沒(méi)深度范圍內(nèi)，水深對(duì)膜曝氣充氧效果基本無(wú)影響。
　　為優(yōu)化 AMBR運(yùn)行條件，考察了混合液 DO、原水 C/N比和反應(yīng)器的交替周期對(duì)AMB

5、R運(yùn)行效果的影響，同時(shí)研究了AMBR對(duì)污染物的去除負(fù)荷。試驗(yàn)結(jié)果表明：AMBR在混合液中DO含量為0.5mg/L時(shí)具有較好的同步脫氮除有機(jī)物效果，對(duì) COD、NH3-N和TN的去除率分別為94.5％、96%和78.4%。在原水 C/N比為3~10的范圍內(nèi)，AMBR均能有效去除 COD和NH3-N，但TN的去除隨 C/N比的增加而增加。AMBR在交替周期為0.75～3h時(shí)，均具有較好的膜污染控制效果，結(jié)合較長(zhǎng)的交替周期有利于減少氧損失率的

6、特性，最終確定較優(yōu)交替周期為3h。在最大膜腔內(nèi)供氧壓力為200kPa的前提下，AMBR對(duì) COD、NH3-N和TN的最大去除負(fù)荷分別為84.9g/m2·d、6.6g/m2·d和6.5g/m2·d。
　　AMBR生活污水處理效能研究表明：該工藝具有穩(wěn)定良好的同步脫氮除有機(jī)物效果，而膜過(guò)濾出水方式也能有效地截留SS。在連續(xù)運(yùn)行的120d時(shí)間里，AMBR對(duì) COD、NH3-N、TN和SS的去除率分別高于97%、90%、75%和99%。與

7、傳統(tǒng)SMBR的對(duì)比研究表明：兩種MBR對(duì)COD和NH3-N去除效果基本一致，但AMBR具有更好的TN去除效果。中試研究表明：實(shí)際生活污水的C/N比在4的條件下，AMBR對(duì) TN的去除效果有限。通過(guò)添加葡萄糖，當(dāng)原水 C/N比提高至6時(shí)，反應(yīng)器出水 TN能低于15mg/L，達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級(jí)A的要求。
　　AMBR膜污染控制研究表明：與傳統(tǒng) SMBR相比，AMBR具有更好的膜污染控

8、制能力。由于較低的混合液污泥濃度、混合液粘度和表面泥層中EPS的含量以及周期性的反沖洗有利于降低膜污染，AMBR反應(yīng)器在連續(xù)運(yùn)行的50d里，膜組件的TMP值始終維持在-10～-15kPa左右；而 SMBR在運(yùn)行至27d時(shí)，膜組件的TMP值已超到-30kPa的預(yù)設(shè)清洗值，需對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗。AMBR在經(jīng)連續(xù)運(yùn)行120d后，膜組件的TMP值無(wú)明顯變化。對(duì)運(yùn)行結(jié)束后的膜組件進(jìn)行了化學(xué)清洗，與新膜組件相比，膜組件的曝氣及出水性能無(wú)明顯變化。