mbrpac組合工藝處理污水廠尾水試驗研究

mbrpac組合工藝處理污水廠尾水試驗研究

膜生物檢測器（mlr）是一種將膜分離技術與傳統(tǒng)活動性污污泥生物處理技術相結(jié)合的新型有效廢水處理技術。具有高效的處理能力、良好的廢水水質(zhì)、較好的處理周期長、較少的占地面積、較低的產(chǎn)水量、并且易于自動控制等優(yōu)點?；钚蕴烤哂芯薮蟮谋缺砻娣e和發(fā)達的內(nèi)部孔隙,適合微生物的附著、固定和生長,利用其良好的吸附性能和微生物降解作用可有效去除可溶性有機物。向膜生物反應器中投加活性炭凈化微污染水源、處理回用水和生活污水成為近年來水處理領域的研究熱點之一。試驗以門頭溝污水廠的二級出水為原水,在MBR中試的基礎上,向MBR系統(tǒng)中投加粉末活性炭(PAC),構(gòu)成MBR/PAC組合工藝,并對MBR、MBR/PAC組合工藝的處理效果進行比較,為MBR/PAC組合工藝應用于污水處理廠尾水的深度處理提供參考。1試驗材料和方法1.1連續(xù)運行系統(tǒng)試驗工藝流程如圖1所示。反應器為長方體容器,外觀尺寸為80cm×120cm×160cm,有效容積為1.2m3。配備一套自動控制系統(tǒng),可以根據(jù)時間和反應器內(nèi)的液位高度控制進、出水泵的開關以使水位保持恒定,系統(tǒng)采用全自動連續(xù)運行方式。曝氣機通過設置在膜組件底部的穿孔管連續(xù)曝氣,以提供微生物降解有機物所需的溶解氧,并在膜表面形成剪切流,減輕污泥在膜表面的沉積。采用FP-A1型聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜,單片外形尺寸為520mm×1010mm,平均孔徑為0.22μm,單片有效膜面積為12.5m2,產(chǎn)水量為0.125m3/(h·片),整套膜組件共有7片膜。1.2原水水質(zhì)試驗原水為北京門頭溝污水廠的二級出水,該廠采用SBR工藝處理生活污水,四座反應池輪流排水,出水水質(zhì)較差。具體的水質(zhì)情況見表1。1.3試驗系統(tǒng)運行情況系統(tǒng)處理水量為300L/h;采用全曝氣間歇出水模式運行,泵抽10min、停2min;HRT為4h;氣水比為30∶1。試驗采用MBR、MBR/PAC兩套系統(tǒng)平行運行。連續(xù)運行時,MBR反應器內(nèi)的MLSS在4500mg/L左右,DO>1.8mg/L。MBR/PAC系統(tǒng)的PAC投量為40g/L,MLSS在試驗開始階段為7800mg/L左右、長期運行期間維持在9000~13000mg/L;反應器內(nèi)混合液的pH值維持在6.7~8.0,DO為1~2.5mg/L。1.4微生物菌膠團和鐘蟲的運行向反應器中投加40g/LPAC,加入原水后形成黑色泥水混合液,然后將膜組件放入反應器內(nèi)開始試驗。運行一周后發(fā)現(xiàn)極少量的絮狀體和低等微生物,兩周后有大片的菌膠團與活性炭結(jié)合,可看到少量的輪蟲和鐘蟲,運行效果基本穩(wěn)定。反應器內(nèi)微生物不斷得到馴化,適應于該種污水水質(zhì)的菌種不斷富集,出水水質(zhì)隨反應器運行時間的延長逐漸變好,反應器的處理能力不斷加強,此時可認為污泥培養(yǎng)成功。1.5分光光度法COD:重鉻酸鉀法;氨氮:納氏試劑比色法;硝酸鹽氮:酚二磺酸分光光度法;總氮:堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法;MLSS:重量法;濁度:HACH濁度儀;pH:玻璃電極法;DO:HACH便攜式溶解氧儀。2結(jié)果與討論2.1去除主要污染物的效果2.1.1mbr/pac系統(tǒng)對cod的去除MBR、MBR/PAC兩系統(tǒng)對BOD5、COD的去除效果分別見圖2、3。由圖2可知,MBR系統(tǒng)的出水BOD5在7mg/L左右、MBR/PAC系統(tǒng)的出水BOD5<4mg/L。試驗初期,MBR/PAC系統(tǒng)對BOD5的去除主要依靠PAC對有機物的吸附,出水水質(zhì)較差;但隨著試驗的進行,微生物不斷增殖,系統(tǒng)的處理能力不斷加強,出水BOD5迅速降低。由圖3可知,MBR系統(tǒng)的出水COD≤30mg/L、MBR/PAC系統(tǒng)的出水COD≤18mg/L。試驗初期,MBR/PAC系統(tǒng)對COD的去除主要依靠PAC的吸附作用;當污泥培養(yǎng)成熟時,微生物發(fā)揮其降解作用,且含有PAC的濾餅層附著在膜表面上,因為濾餅層具有復雜的微生物結(jié)構(gòu),強化了對有機物的去除,尤其是對不易降解有機物的去除,保證了出水水質(zhì)(對COD的去除率>80%)。2.1.2mbr/pac系統(tǒng)的硝化菌發(fā)生情況MBR、MBR/PAC系統(tǒng)對氨氮的去除效果如圖4所示。由圖4可知,MBR系統(tǒng)的出水氨氮在3mg/L左右、MBR/PAC系統(tǒng)的出水氨氮<0.3mg/L。由于氨氮在水中是以水和氨離子形式存在,屬于無機小分子,膜微孔攔截和PAC吸附對其去除效果很有限,故在試驗初期兩個系統(tǒng)的出水氨氮均較高;但當活性污泥培養(yǎng)成熟后,投加的PAC成為硝化菌吸附生長的載體,MBR/PAC系統(tǒng)中硝化菌的數(shù)量高于MBR系統(tǒng)中的,故對NH+4-N的去除效果更好、更穩(wěn)定。試驗結(jié)果表明,MBR/PAC系統(tǒng)對總氮的去除率可達30%,較MBR系統(tǒng)(對總氮的去除率為15%)有所提高。MBR/PAC反應器內(nèi)較高的污泥濃度阻礙了溶解氧向菌膠團內(nèi)部傳遞,在不排泥的情況下,無機物的積累和微生物的增殖使得由PAC形成的大菌膠團較為密實,氧在菌膠團內(nèi)部分布不均,表面為好氧狀態(tài),內(nèi)部卻為缺氧的微環(huán)境,故系統(tǒng)中具備了同步硝化反硝化的條件,對總氮起到了一定的去除作用;但是PAC上并不能形成很厚的生物膜,反硝化作用并未因此而增加,故系統(tǒng)對總氮的去除效果仍不理想。隨著MBR/PAC系統(tǒng)運行時間的延長、污泥濃度的增加,硝化菌和反硝化菌在反應器內(nèi)得到積累,反應器內(nèi)的硝化能力加強。當運行到第30天時,反應器中NO-3-N的濃度已接近總氮的濃度。2.1.3r/pac系統(tǒng)試驗結(jié)果表明,MBR系統(tǒng)的出水濁度在0.4NTU左右、MBR/PAC系統(tǒng)的出水濁度<0.2NTU。由于產(chǎn)生濁度的顆粒粒徑大于膜孔孔徑,大部分顆?？梢酝ㄟ^膜的截留作用去除;此外,PAC對顆粒物質(zhì)的吸附作用使MBR/PAC系統(tǒng)的出水濁度更低。2.2影響膜性能的影響2.2.1mbr/pac反應器中過膜壓力的變化MBR、MBR/PAC系統(tǒng)的過膜壓力在試驗中的變化見圖5。由圖5可知,在運行初期,MBR/PAC系統(tǒng)中過膜壓力的增加比MBR系統(tǒng)的更迅速,但隨著時間的延長,MBR/PAC反應器中過膜壓力的增長趨勢減緩,17d后,MBR/PAC系統(tǒng)的過膜壓力明顯低于MBR系統(tǒng)的。這是因為,在試驗初期投加的PAC迅速附著到膜表面,且投加PAC后MLSS顯著增加,混合液的密度增大,膜上濾餅層形成的速度加快,導致MBR/PAC系統(tǒng)的過膜壓力高于MBR系統(tǒng)的;但隨著時間的延長,PAC顆粒與污泥絮體之間相互作用,形成粒徑更大、粘性更小的絮體顆粒,污泥的沉淀性能和過濾性能更好,減緩了膜表面泥餅的生成及由其產(chǎn)生的膜阻力的增長趨勢。2.2.2反沖洗和藥洗MBR/PAC系統(tǒng)在運行過程中膜清洗的主要方法是在線氣洗、出水反沖洗,必要時采用離線水洗和藥洗。運行過程中一直有高強度的曝氣,并且在間歇運行的每個周期中有2min的氣洗,每周還進行8h的空曝氣。當過膜壓力增加到臨界壓力(0.06MPa)附近時,先利用出水進行反沖洗,然后再進行正洗,將殘留在膜表面的雜質(zhì)清洗干凈。反沖洗和正洗用水均采用膜過濾出水。試驗結(jié)果表明,系統(tǒng)在長期運行過程中,反沖洗效果下降,當過膜壓力過大時,需進行離線水洗和藥洗。即先用一定壓力的清水沖洗,去除膜絲間夾帶的污泥,然后再用0.5%的NaClO和1%的NaOH浸泡后清洗,膜的透過性能得到恢復。從清洗效果來看,曝氣清洗的效果不顯著,對膜通量的恢復作用較小,說明曝氣可去除的膜面污染物已在間歇抽吸過程中得到了充分的清除;出水反沖洗短期內(nèi)效果顯著,過膜壓力較反沖洗前迅速降低,但反沖洗數(shù)次后過膜壓力較前幾次仍呈上升趨勢,這說明反沖洗對部分難去除污染物的清除效果不佳;離線水洗和藥洗效果最佳,可使膜通量基本恢復,但是操作復雜,對膜組件損害較大。3生物活性炭bac①相比于MBR工藝,MBR/PAC組合工藝對污水處理廠尾水的處理效果更好:出水BOD