mbrpac組合工藝處理污水廠尾水試驗(yàn)研究

mbrpac組合工藝處理污水廠尾水試驗(yàn)研究

膜生物檢測(cè)器（mlr）是一種將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活動(dòng)性污污泥生物處理技術(shù)相結(jié)合的新型有效廢水處理技術(shù)。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(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)?；钚蕴烤哂芯薮蟮谋缺砻娣e和發(fā)達(dá)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(jī)物。向膜生物反應(yīng)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(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。試驗(yàn)以門頭溝污水廠的二級(jí)出水為原水,在MBR中試的基礎(chǔ)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(duì)MBR、MBR/PAC組合工藝的處理效果進(jìn)行比較,為MBR/PAC組合工藝應(yīng)用于污水處理廠尾水的深度處理提供參考。1試驗(yàn)材料和方法1.1連續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。反應(yīng)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(dòng)控制系統(tǒng),可以根據(jù)時(shí)間和反應(yīng)器內(nèi)的液位高度控制進(jìn)、出水泵的開關(guān)以使水位保持恒定,系統(tǒng)采用全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行方式。曝氣機(jī)通過設(shè)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(jī)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(yàn)原水為北京門頭溝污水廠的二級(jí)出水,該廠采用SBR工藝處理生活污水,四座反應(yīng)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(yàn)系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行,泵抽10min、停2min;HRT為4h;氣水比為30∶1。試驗(yàn)采用MBR、MBR/PAC兩套系統(tǒng)平行運(yùn)行。連續(xù)運(yùn)行時(shí),MBR反應(yīng)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(yàn)開始階段為7800mg/L左右、長期運(yùn)行期間維持在9000~13000mg/L;反應(yīng)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(tuán)和鐘蟲的運(yùn)行向反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)開始試驗(yàn)。運(yùn)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(tuán)與活性炭結(jié)合,可看到少量的輪蟲和鐘蟲,運(yùn)行效果基本穩(wěn)定。反應(yīng)器內(nèi)微生物不斷得到馴化,適應(yīng)于該種污水水質(zhì)的菌種不斷富集,出水水質(zhì)隨反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)間的延長逐漸變好,反應(yīng)器的處理能力不斷加強(qiáng),此時(shí)可認(rèn)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(duì)cod的去除MBR、MBR/PAC兩系統(tǒng)對(duì)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(yàn)初期,MBR/PAC系統(tǒng)對(duì)BOD5的去除主要依靠PAC對(duì)有機(jī)物的吸附,出水水質(zhì)較差;但隨著試驗(yàn)的進(jìn)行,微生物不斷增殖,系統(tǒng)的處理能力不斷加強(qiáng),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(yàn)初期,MBR/PAC系統(tǒng)對(duì)COD的去除主要依靠PAC的吸附作用;當(dāng)污泥培養(yǎng)成熟時(shí),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?yàn)闉V餅層具有復(fù)雜的微生物結(jié)構(gòu),強(qiáng)化了對(duì)有機(jī)物的去除,尤其是對(duì)不易降解有機(jī)物的去除,保證了出水水質(zhì)(對(duì)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(duì)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(jī)小分子,膜微孔攔截和PAC吸附對(duì)其去除效果很有限,故在試驗(yàn)初期兩個(gè)系統(tǒng)的出水氨氮均較高;但當(dāng)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(duì)NH+4-N的去除效果更好、更穩(wěn)定。試驗(yàn)結(jié)果表明,MBR/PAC系統(tǒng)對(duì)總氮的去除率可達(dá)30%,較MBR系統(tǒng)(對(duì)總氮的去除率為15%)有所提高。MBR/PAC反應(yīng)器內(nèi)較高的污泥濃度阻礙了溶解氧向菌膠團(tuán)內(nèi)部傳遞,在不排泥的情況下,無機(jī)物的積累和微生物的增殖使得由PAC形成的大菌膠團(tuán)較為密實(shí),氧在菌膠團(tuán)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(duì)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(duì)總氮的去除效果仍不理想。隨著MBR/PAC系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的延長、污泥濃度的增加,硝化菌和反硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)得到積累,反應(yīng)器內(nèi)的硝化能力加強(qiáng)。當(dāng)運(yùn)行到第30天時(shí),反應(yīng)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(yàn)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(duì)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(yīng)器中過膜壓力的變化MBR、MBR/PAC系統(tǒng)的過膜壓力在試驗(yàn)中的變化見圖5。由圖5可知,在運(yùn)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(shí)間的延長,MBR/PAC反應(yīng)器中過膜壓力的增長趨勢(shì)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?yàn)?在試驗(yàn)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(dǎo)致MBR/PAC系統(tǒng)的過膜壓力高于MBR系統(tǒng)的;但隨著時(shí)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(shì)。2.2.2反沖洗和藥洗MBR/PAC系統(tǒng)在運(yùn)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(shí)采用離線水洗和藥洗。運(yùn)行過程中一直有高強(qiáng)度的曝氣,并且在間歇運(yùn)行的每個(gè)周期中有2min的氣洗,每周還進(jìn)行8h的空曝氣。當(dāng)過膜壓力增加到臨界壓力(0.06MPa)附近時(shí),先利用出水進(jìn)行反沖洗,然后再進(jìn)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(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)在長期運(yùn)行過程中,反沖洗效果下降,當(dāng)過膜壓力過大時(shí),需進(jìn)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(fù)。從清洗效果來看,曝氣清洗的效果不顯著,對(duì)膜通量的恢復(fù)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(shì),這說明反沖洗對(duì)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(fù),但是操作復(fù)雜,對(duì)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(duì)污水處理廠尾水的處理效果更好:出水BOD