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，但膜污染問題限制了其廣泛應(yīng)用，同時 MBR普遍使用較大的氣水比來控制膜污染，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。為解決以上問題，同時降低 SMBR的運行能耗，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物的效果，并進行了膜污染控制效能分析。
　　針對目前常用的疏水性微孔膜材料曝氣過程中泡點低、供氧能力有限的缺點，結(jié)合泥水分離對膜材料性能的要求，對選定的疏水性聚丙烯中空纖維膜進行了親水預(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對膜材料的要求。試驗結(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，泡點由原膜材料的1.5kPa增至107kPa，供氧能力為原膜材料的6倍，達到了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，抽吸負壓僅為12kPa；而未經(jīng)預(yù)處理的膜材料，在抽吸負壓為78kPa時仍無法出水。
　　通過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運行提供基礎(chǔ)參數(shù)。試驗結(jié)果表

4、明：膜腔內(nèi)氣壓、水力條件和水質(zhì)對膜曝氣充氧效果有較大影響，而淹沒深度對膜曝氣充氧效果影響不大。在膜腔內(nèi)氣壓低于泡點的條件下，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)的惡化會導(dǎo)致膜曝氣的供氧能力下降。而膜組件在10～40cm的淹沒深度范圍內(nèi)，水深對膜曝氣充氧效果基本無影響。
　　為優(yōu)化 AMBR運行條件，考察了混合液 DO、原水 C/N比和反應(yīng)器的交替周期對AMB

5、R運行效果的影響，同時研究了AMBR對污染物的去除負荷。試驗結(jié)果表明：AMBR在混合液中DO含量為0.5mg/L時具有較好的同步脫氮除有機物效果，對 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，均具有較好的膜污染控制效果，結(jié)合較長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 COD、NH3-N和TN的最大去除負荷分別為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物效果，而膜過濾出水方式也能有效地截留SS。在連續(xù)運行的120d時間里，AMBR對 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的對比研究表明：兩種MBR對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：實際生活污水的C/N比在4的條件下，AMBR對 TN的去除效果有限。通過添加葡萄糖，當原水 C/N比提高至6時，反應(yīng)器出水 TN能低于15mg/L，達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級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)運行的50d里，膜組件的TMP值始終維持在-10～-15kPa左右；而 SMBR在運行至27d時，膜組件的TMP值已超到-30kPa的預(yù)設(shè)清洗值，需對膜組件進行化學(xué)清洗。AMBR在經(jīng)連續(xù)運行120d后，膜組件的TMP值無明顯變化。對運行結(jié)束后的膜組件進行了化學(xué)清洗，與新膜組件相比，膜組件的曝氣及出水性能無明顯變化。