無機膜無機膜生物反應(yīng)器處理啤酒廢水及其膜清洗的試驗研究

無機膜無機膜生物反應(yīng)器處理啤酒廢水及其膜清洗的試驗研究

隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展，啤酒生產(chǎn)中的廢水排放越來越多。目前,國內(nèi)大多采用普通活性污泥法處理啤酒廢水,存在占地面積大、基建費用高、固液分離效果較差、易出現(xiàn)污泥膨脹、剩余污泥產(chǎn)量大等弊端,這些缺點促使人們尋求新型、高效的廢水生物處理技術(shù),其中無機膜—生物反應(yīng)器(IMBR)組合工藝由于用膜分離技術(shù)代替了傳統(tǒng)的二沉池而受到普遍關(guān)注。與傳統(tǒng)的活性污泥法相比,IMBR具有污染物去除效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、裝置容積負荷大、設(shè)備占地面積小、傳氧效率高、污泥產(chǎn)量低、操作運行簡便等優(yōu)點。目前,國外已將膜—生物反應(yīng)器成功地應(yīng)用于生活污水、垃圾滲濾液和工業(yè)廢水的處理中。國內(nèi)對膜—生物反應(yīng)器的研究剛剛起步,只有少數(shù)高等院校對此進行過研究,本課題首次將無機膜—生物反應(yīng)器用于處理啤酒廢水,研究了IMBR處理啤酒廢水的技術(shù)、經(jīng)濟可行性及各項指標的處理效果,并對膜的清洗進行了討論。1測試1.1活性污泥循環(huán)過濾系統(tǒng)試驗裝置工藝流程如圖1所示。由曝氣池3、循環(huán)泵7、流量計8、冷卻套管9、膜組件11構(gòu)成了活性污泥循環(huán)過濾系統(tǒng);蠕動泵2控制進水流量以調(diào)節(jié)HRT;通過排泥口5排放剩余污泥以控制SRT;冷卻套管9控制系統(tǒng)的溫度在24℃左右;曝氣頭4為曝氣池提供足夠的溶解氧。1.2其它有機物試驗用水為金陵啤酒廠集水池廢水,來自麥芽車間、發(fā)酵車間、包裝車間以及車間清洗水,其含有淀粉、糖類、纖維素等有機物,可生化性能良好。由于啤酒廠生產(chǎn)廢水間歇排放,因此水質(zhì)水量波動較大,COD413～1621mg/L,SS74～94mg/L,NH3—N44.2～75.28mg/L,濁度65～99度,pH=6～7。1.3試驗階段及運行參數(shù)試驗運行前進行污泥馴化,取一定量污泥(南京市鎖金村城市污水廠),投配啤酒廢水進行曝氣,間歇進水,使污泥逐漸適應(yīng)新的基質(zhì),馴化期10d。試驗分為三組,各階段運行參數(shù)見表1,通過改變SRT、HRT以及進水COD濃度,考察了不同容積負荷下的運行效果。運行過程中測定進出水的COD、SS以及NH3—N、濁度,監(jiān)測方法按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第3版)。2試驗結(jié)果與討論2.1綜合處理效果分析污泥物去除率以及膜出水水質(zhì)是評價膜—生物反應(yīng)器系統(tǒng)水處理效果的兩項重要指標。2.1.1無機膜—COD去除效果試驗從第一階段的進水COD為500mg/L左右增加到1350mg/L,甚至1650mg/L,而系統(tǒng)出水平均在40mg/L以下,去除率保持在96%(見圖2),顯示了無機膜—生物反應(yīng)器良好的穩(wěn)定性和很高的去除效果。因為通常增值速度較慢、容易流失的微生物被膜截留而富集,污泥中生物相多樣化;一些沉降性能差、容易引起污泥膨脹、但分解有機物能力強的微生物得到充分利用。2.1.2生化裝置的優(yōu)化在試驗過程中無機膜生物反應(yīng)器對NH3—N去除率平均99%(見圖3)。這是因為對NH3—N起氧化作用的自養(yǎng)型的硝化細菌世代期長,在普通活性污泥法中極易隨出水流失,而膜—生物反應(yīng)器中硝化細菌可以被膜組件截留在曝氣池內(nèi),從而使硝化作用進行得較為完全。2.1.3膜的去除效果測試試驗過程中,系統(tǒng)對濁度和懸浮物的去除率達到100%和90%(見表2),顯示了膜具有高效的截留作用,微濾膜可完全截留膠體、大分子有機物。2.1.4膜出水冷卻回用水經(jīng)過無機膜—生物反應(yīng)器處理后的出水水質(zhì)好、清澈、透明、無異味、無色度。鑒于目前水資源的短缺以及城市用水的緊張,因此膜出水可以用于本系統(tǒng)內(nèi)的冷卻回用水。另外其綜合水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部生活雜用水水質(zhì)標準CJ25.1—1989(見表2),可以用于城市園林綠化、灑水車用水等。2.2膜的清洗與清洗在長期的運行過程中的透水量隨著運行時間的延長而逐漸降低,出現(xiàn)了膜污染的現(xiàn)象。它主要是由于微生物代謝產(chǎn)生的多糖類粘性物質(zhì)和一些膠體在膜內(nèi)表面形成一層凝膠層,增加了過濾阻力從而使膜出現(xiàn)了污染。因此必須采取一定的清洗方法消除膜污染,恢復透水量,延長膜的使用壽命。試驗中,采用了物理方法和化學方法進行膜的清洗。在每天的運行過程中,膜逐漸發(fā)生堵塞,表現(xiàn)為膜內(nèi)壓力的逐漸增加,因此每天用物理方法(即用高壓水沖洗),一般壓力控制在0.2MPa左右,沖洗10min,沖洗后膜的透水量得到一定程度的恢復。但在長期的運行中,這樣清洗的膜壓力還會逐漸增大,因此必須采用化學方法清洗。在本試驗中,無機陶瓷膜先用高壓清水沖洗10min(壓力在0.2MPa),然后用0.2%的NaClO溶液浸泡4h,再用0.1%的HNO3溶液浸泡4h。發(fā)現(xiàn)用化學方法清洗無機陶瓷膜,清洗效果非常明顯。3膜生物反應(yīng)器特點(1)無機膜—生物反應(yīng)器處理啤酒廢水試驗運行是穩(wěn)定的。COD去除率達到96%,即使在較高的COD負荷下和強沖擊下,也能實現(xiàn)95%的去除率。(2)膜生物反應(yīng)器具有高效的攔截作用,對濁度、懸浮物的去除率達100%和90%,硝化細菌被完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi),積累到很高濃度,對NH3—N的去除率達到99%,這是普通活性污泥法所無法比