兩級序批式膜生物反應(yīng)器處理生活污水的試驗(yàn)研究.pdf

1、針對目前生物除磷脫氮工藝中出現(xiàn)的硝化菌與聚磷菌泥齡的不協(xié)調(diào)、反硝化與釋磷過程對碳源的競爭、厭氧區(qū)硝酸鹽成分對釋磷的影響、沉淀固液分離時(shí)富磷污泥的釋磷作用及出水中存在少量富磷污泥顆粒導(dǎo)致出水TP提高等問題，提出兩級序批式MBR工藝(兩級SBMBR)。兩級SBMBR工藝以優(yōu)化除磷脫氮為目的，通過運(yùn)行條件的控制，將聚磷菌與硝化菌分別控制在兩級反應(yīng)器中優(yōu)勢生長，形成先除磷(同時(shí)去除大部分有機(jī)物)、后脫氮的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)去除有機(jī)物的同時(shí)，高效除磷

2、與脫氮，并有效控制膜污染，為工程實(shí)踐提供參考和設(shè)計(jì)依據(jù)。兩級SBMBR工藝具有以下特點(diǎn)：①解決自養(yǎng)硝化菌與異養(yǎng)細(xì)菌之間泥齡的矛盾，同時(shí)又可使最終排水端反應(yīng)器中為非富磷污泥，再通過膜的高效截留，從而可充分降低出水的TP濃度，最終達(dá)到優(yōu)化除磷與脫氮的效果；②在一級反應(yīng)器中去除大部分有機(jī)污染物，在二級反應(yīng)器中進(jìn)一步去除難降解有機(jī)物，提高有機(jī)物去除率；③降低有毒物質(zhì)對脫氮的沖擊，提高脫氮的穩(wěn)定性；④序批式、空曝、間歇抽濾出水相結(jié)合的運(yùn)行方式，可

3、以有效控制膜污染。 采用兩級SBMBR工藝，以青島嶗山區(qū)涼泉社區(qū)生活污水為處理對象，采用試驗(yàn)與機(jī)理分析相結(jié)合的研究方法，全面系統(tǒng)地研究了兩級SBMBR工藝分級優(yōu)化除磷脫氮的可行性、處理效能、混合液特性及對膜污染的影響。 1.從SBMBR1(除磷級)除磷及去除有機(jī)物總體效能、周期除磷特性及除磷機(jī)理，SBMBR2(脫氮級)脫氮的總體效能及脫氮?jiǎng)恿W(xué)等方面對兩級SBMBR進(jìn)行了研究。研究得出：通過運(yùn)行泥齡的控制(SBMBR1為

4、5～7d，SBMBR2為25～30d)，兩級SBMBR能夠?qū)⒕哿拙c硝化菌分別控制在兩級反應(yīng)器中優(yōu)勢生長，從而將除磷(同時(shí)去除有機(jī)物)與脫氮這兩個(gè)相互矛盾的生物處理過程分別控制在兩級反應(yīng)器中優(yōu)化完成。在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段，出水COD、TN、TP、NH3-N平均值分別為25.75mg/L、12.33mg/L、0.46mg/L、2.71mg/L，滿足城市景觀環(huán)境用水水質(zhì)要求：綜合考慮沉淀期間POAs的釋磷作用及沉淀效率，確定SBMBR1最佳沉

5、淀時(shí)間為20min；通過周期試驗(yàn)確定硝化速率常數(shù)k1=0.21，反硝化速率常數(shù)k2=0.22，反硝化速率要高于硝化速率。 2.通過實(shí)驗(yàn)室測定及掃描電鏡觀察，對比分析了SBMBR1(除磷級)、SBMBR2(脫氮級)混合液污泥特性。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在混和液物理特性和生物特性方面，兩級反應(yīng)器均表現(xiàn)出了不同。從外觀觀察SBMBR1反應(yīng)器中的活性污泥呈淺黃色，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，污泥粒徑逐步增加，SV、SVI值逐步下降，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的顆粒特征，沉

6、降性能良好；SBMBR2污泥呈土黃色，污泥絮體被高強(qiáng)度的曝氣所產(chǎn)生的切應(yīng)力所打碎，污泥粒徑迅速降低，絮體較為細(xì)碎，和水相混合成均一粘稠的溶液，看不到泥水分界面；低泥齡、高負(fù)荷運(yùn)行，使得SBMBR1可以保持較高的微生物活性，MLVSS/MLSS值、SOUR值均高于SBMBR2；兩級反應(yīng)器活性污泥中均有大量的菌膠團(tuán)，長桿菌、短桿菌和球菌是構(gòu)成主體，但SBMBR1活性污泥中含有大量固著型原生動(dòng)物如累枝蟲等，還存在著一定數(shù)量的絲狀菌，生物相要比

7、SBMBR2豐富。 3.借助原子力顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等手段對平板膜污染現(xiàn)象進(jìn)行觀測和分析，并通過膜表面污染物EPS測定、污染膜表面能譜分析，得出平板膜表面污染物的組成。經(jīng)過110多天的運(yùn)行之后，SBMBR2反應(yīng)器內(nèi)膜表面形成了導(dǎo)致過膜壓力升高的粘稠的污染層，污染后平板膜的粗糙度與清潔膜相比增加了20倍左右，膜表面污染層的最大厚度為1695.74nm。通過達(dá)西公式對平板膜的阻力分布進(jìn)行了表征，得到平板膜自身固有阻力占總阻力

8、的38.24％，沉積阻力占總阻力的53.09％(其中凝膠極化阻力為43.09％)、內(nèi)部污染阻力占總阻力的8.67％，得出膜表面形成的凝膠層是導(dǎo)致膜過濾性能下降的主要原因。膜污染主要是由有機(jī)物污染、微生物污染、無機(jī)物污染造成，膜表面有機(jī)污染物含量為417.69mgEPS/g.MLSS，蛋白質(zhì)：多糖=3.5:1，蛋白質(zhì)為優(yōu)勢污染物；膜表面及膜孔內(nèi)部生物污染以球菌、桿菌為主：膜表面無機(jī)污染物主要是Fe、Na、Zr、Rb、Ca等化合物在膜表面和

9、膜孔內(nèi)形成的硬垢。 4.對SBMBR2反應(yīng)器中膜污染影響因素進(jìn)行了研究，通過優(yōu)化操作方式、投加PAC等措施延緩膜污染。得出：污泥濃度的增加會(huì)加劇膜污染的速度：EPS、SMP因膜的截留在反應(yīng)器內(nèi)積累，是形成凝膠層的主要影響因素；混合液中，大分子物質(zhì)占到了61％，大大高于進(jìn)水與出水，是引起膜污染的主要原因。序批式運(yùn)行方式與間歇抽濾、空曝相結(jié)合的膜運(yùn)行方式，可以減緩濃差極化，有效降低沉積污染及凝膠層污染，膜比流量下降速率與連續(xù)流MBR

10、相比明顯降低，系統(tǒng)在運(yùn)行100多天后，過膜壓差僅增加了0.12bar;投加適量PAC，污泥粒徑增加，上清液SMP降低，膜的過濾性能明顯得到改善，當(dāng)PAC投加量為1g/L時(shí)，膜比流量提高了70％，周期內(nèi)膜通量衰減速率也有所降低，上清液中蛋白質(zhì)和多糖含量分別降低了14％、12％，有助于延緩膜污染。對污染膜組件的清洗采用物理清洗與化學(xué)清洗相結(jié)合的形式，空曝2小時(shí)、400ppm次氯酸鈉清洗2小時(shí)、200ppm次氯酸鈉溶液浸泡20小時(shí)后膜比通量恢