一体式膜生物反应器处理洗浴污水Word格式文档下载.docx

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图1膜—生物反应器中试工艺流程图

　　洗浴污水经0.9mm的不锈钢筛网过滤后进入高位水箱，再流入生物反应池，有机物被活性污泥中的微生物分解，混合液在出水泵的抽吸作用下经膜过滤后形成处理出水。

出水泵采用间歇方式运行，即开13min，停4min。

整个系统的设计处理能力为10m3/d，水力停留时间（HRT）为3.15h，试验过程没有人为排泥。

　　1.2试验用水水质

　　试验污水水质如表1所示。

表1 

试验污水水质

温度（℃）

浊度（NTU）

pH

嗅

NH3-N（mg/L）

NO2--N（mg/L）

20～25

146～185

5.8～6.3

芳香

0.59～1.01

0.02～0.08

NO3--N（mg/L）

COD（mg/L）

TOC（mg/L）

SS（mg/L）

BOD5（mg/L）

LAS（mg/L）

0.03～0.07

130～322

68～126

15～50

99～212

3.5～8.9

　　1.3测试项目与方法

　　测试项目包括各种常规水质指标，均采用国家环保局《水和废水监测分析方法》中的标准方法进行监测。

　　2　试验结果与分析

　　2.1污染物去除效果

　　图2为原水、生物反应池上清液和膜过滤出水的COD变化情况以及系统各部分对COD的去除效果。

图2 

COD去除效果

　　从图2可以看出，整个系统对COD的去除率为78.5%～100%，出水COD浓度稳定在40mg/L以下。

活性污泥对COD的去除起到了主要作用，在进水COD为130～322mg/L的情况下，生物反应池上清液的COD浓度一般都低于100mg/L，但其处理性能不够稳定，COD去除率在42%～85%之间波动。

膜对系统的稳定出水起到了重要作用，弥补了生物反应池处理性能的不稳定，提高了系统整体的抗冲击负荷能力，使COD去除效率保持在较高水平。

图3为原水、生物反应池上清液和膜过滤出水的阴离子洗涤剂（LAS）浓度变化及系统各部分对LAS的去除效果。

图3LAS去除效果

　　由图3可见，生物反应池上清液和膜过滤出水中LAS浓度基本相等，尽管进水LAS浓度很高，在3.46～8.90mg/L之间变化，但系统出水始终＜0.2mg/L。

整个系统和生物反应池部分对LAS的去除率均在98%以上。

　　以上结果说明LAS的去除主要靠生物反应池中微生物的分解作用，膜对LAS的截留作用很小。

　　2.2系统出水水质

　　表2汇总了系统稳定运行后的膜出水水质与建设部颁布的生活杂用水回用标准（CJ25.1—1989）的主要项目比较。

大肠菌群在运行前期未检出，故在运行后期没有继续检测，但发现膜内表面滋生有微生物，可能对出水会造成一定影响。

其余各项出水水质指标均满足杂用水回用标准，也就是说，膜出水只需经简单消毒处理就可以安全回用于冲厕、绿化、扫除、洗车等场合。

表2试验出水水质与建设部生活杂用水回用标准主要项目的比较

项目

NH3-N

（以N计，mg/L）

COD

（mg/L）

BOD5

本系统出水冲厕、

绿化扫除、洗车

—

≤10

≤5

0.22～0.42

≤20

＜40

≤50

＜5

＜0.2

≤1.0

≤0.5

色度（倍）

嗅大

肠菌群（个/L）

＜3

≤30

＜1

6.5

6.5～9.0

无异常

无不快感

运行前期未检出

≤3

≤3　

　　2.3容积负荷与污泥负荷

　　膜—生物反应器中膜的高效截留作用使微生物全部截留于生物反应池中，不仅维持了较高的污泥浓度和容积负荷，而且可以增强反应池的抗冲击负荷能力。

在试验过程中，容积负荷和污泥负荷与传统活性污泥工艺相比波动较大［容积负荷波动于0.50～1.85kgCOD/（m3·

d），污泥负荷波动于0.33～2.02kgCOD/（kgVSS·

d）］，但这种波动没有对COD和LAS的去除效果产生影响，充分显示了膜—生物反应器的抗冲击负荷能力。

此外，试验达到的最大容积负荷UV为1.85kgCOD/（m3·

d），相当于活性污泥法的2～3倍。

　　2.4膜通量和膜过滤压差的变化

　　为减缓启动阶段的膜污染，须分阶段由小到大控制膜通量。

首先将膜通量控制在6.25L/（m2·

h）运行一段时间，然后逐步增大至9.4L/（m2·

h）、13.125L/（m2·

h），最后稳定于13.75L/（m2·

h）不变。

运行125d后，由于膜过滤压差较高而重新将膜通量降低至11L/（m2·

h）左右。

　　试验运行前期膜过滤压差增长迅速，经分析可能是由于污泥沉积在膜表面所致，因此分别在运行至第34、60、90和100d时停止进、出水，只维持曝气，企图去除膜面污泥层，对膜的过滤性能进行恢复。

从膜过滤压差的变化情况来看，第34d和60d的恢复效果较好，但第90d以后的恢复效果不太好，尤其是第100d，几乎无恢复效果。

运行至216d，膜过滤压差上升到了60kPa，运行停止。

　　2.5膜污染分析

　　为了解造成膜污染的原因，运行第208d时剪下一段膜丝进行电镜观察（见图4）。

可以看出，膜外表面污泥沉积情况很不均匀（图4a）。

在膜丝内部负压和膜面紊流形成的剪切力等双重作用下，有些污泥在膜外表面的局部沉积下来，这些沉积污泥由丝状真菌、放线菌、球菌和杆菌组成。

丝状真菌表面轮廊清晰，产生的分泌物较少，而其余菌种周围都有厚厚的一层分泌物。

这些分泌物不仅对凝结菌胶团起到了重要作用（图4b），还附着于膜表面或进入膜的孔道成为膜表面凝胶层的重要组成物质（图4c）。

另一方面凝胶层对膜外表面的污染相当普遍，整体来看形成得相对均匀，但从小范围来看厚度差异较大，变化于0～5μm之间（图4c）。

　　膜内表面微生物的滋生也是膜污染的一个重要原因（图4d）。

在膜的内表面均匀生长了一层以丝状真菌为骨架、球菌和杆菌相附着的薄薄的微生物层，这些微生物也分泌出一些代谢产物，但比膜外表面少得多。

膜内表面污染主要以微生物层为主。

图4运行第208d的膜外、内表面电镜照片

　　3　结论

　　①一体式膜—生物反应器工艺用于处理并回用洗浴污水在技术上是可行的。

试验表明，无论进水水质如何变化，均能得到优质而稳定的膜过滤出水：

COD＜40mg/L、NH3-N＜0.5mg/L、LAS＜0.2mg/L，且无色无味、无SS，符合建设部颁布的生活杂用水回用标准。

　　②在膜—生物反应器中活性污泥对COD和LAS的去除起主要作用，而膜分离对维持稳定的系统出水起到了重要作用。

　　③膜—生物反应器的试验容积负荷UV为0.50～1.85kgCOD/（m3·

d），污泥负荷Ua为0.33～2.02kgCOD/（kgVSS·

d），二者随进水水质波动较大，但由于膜—生物反应器抗冲击负荷能力较强，这一波动没有影响系统出水水质。

　　④系统在没有对膜进行任何化学清洗的条件下连续运行了216d。

　　⑤电镜观察表明，膜外表面污泥层的沉积、凝胶层的增厚和膜内表面微生物的滋生是造成膜污染的主要原因。

一体式膜—生物反应器处理医院污水

1　工程装置与污水水质

　　一体式膜—生物反应器处理医院污水的工程装置设在北京海淀乡卫生院内，设备的内部构造见图1，设计处理能力为20m3/d。

　　整个装置主要由生物反应池和膜组件组成。

生物反应池采用好氧完全混合式活性污泥反应池，有效容积为6m3，设有隔板将其分为大小相等的两个池子，内置聚乙烯中空纤维膜组件24块，每块膜组件的面积为4m2，膜总面积为96m2。

膜组件下设有穿孔管曝气，曝气量控制在80～90m3/h。

中空纤维膜采用间歇运行，抽吸频率为开13min，关2min。

压差计用于监测膜过滤压力的变化。

液位计控制活性污泥反应器液面的恒定。

流量计用于测定膜出水的流量。

　　接种污泥取自北京高碑店污水处理厂二沉池回流污泥。

污水先流入调节池，然后由泵提升经细筛网过滤后进入膜—生物反应器。

在反应器中，污水中的有机物主要被微生物分解，混合液在泵的抽吸作用下，经膜过滤后得到处理水。

　　工程装置所采用的膜组件是日本三菱公司生产的聚乙烯中空纤维膜，膜组件形状为板状，长为0.8m，宽为0.5m，膜孔径为0.4μm，中空纤维膜外径为0.44mm，内径为0.27mm。

海淀乡卫生院是一家规模较小的综合性医院，用水量平均为20m3/d，具体水质情况如表1所示。

表1　海淀乡卫生院污水水质

CODCr（mg/L）

氨氮（mg/L）

细菌总数（个/mL）

大肠杆菌群落（个/100mL）

48～277.5

20～55

10.1～23.7

6.1～27.9

14～20

6.2～7.1

9.9×

103

＞1600

2　设备运行情况与分析

2.1　去除污染物效果

2.11COD的去除

　　图2显示了膜—生物反应器进水、生物反应器上清液和膜出水中COD浓度的变化情况。

　　从图2可以看出：

　　①生物反应器中的活性污泥对COD的去除起到了主要作用，在进水COD变化较大的情况下，生物反应器内活性污泥的效能仍发挥得很好，例如开始运行的第5d和第18d，由于医院进行体检，导致进水COD浓度突然上升到200～300mg/L，但经过生物反应器中微生物的降解后，其上清液的COD浓度仍可维持在100mg/L以下；

　　②膜对系统的稳定出

　　水起到了决定性作用，例如系统进水水质变化大（COD浓度从48mg/L变化到277.5mg/L），上清液COD浓度也随之有较大的变化，运行20d以后，由于进水中COD浓度偏低（在150mg/L以下波动），生物反应器中微生物生长缓慢，其处理性能不够稳定，去除率在20%～80%之间大幅度波动，但膜分离弥补了生物反应器处理性能的不稳定，膜出水水质始终变化不大，出水COD浓度稳定在25mg/L以下，为实现稳定、良好的出水水质提供了有力保证。

2.1.2　氨氮的去除

　　膜—生物反应器投入运行后，系统对氨氮具有良好的去除效果。

　　①当进水氨氮在10～25mg/L