葉建明

(東莞市龍洋環(huán)保科技有限公司，廣東東莞 523000)

從高校擴(kuò)招開(kāi)始，我國(guó)進(jìn)入了一個(gè)高校發(fā)展的高峰期，學(xué)校的生活用水量猛增，這些用水均在一次使用后排放掉，污水排放量較大，并且沖廁、綠化、澆灑路面、洗車(chē)等均使用自來(lái)水，造成了極大的水資源浪費(fèi)。高校生活污水主要來(lái)自于學(xué)生宿舍，相對(duì)于一般的城市居民生活污水，其排放量大且污水水質(zhì)較好，宜于回用，且排放點(diǎn)比較集中。如果將校園生活污水處理后，回用于衛(wèi)生沖洗、校園綠化等，既減少了污水排放量，又節(jié)約了水資源;另外還可以樹(shù)立學(xué)生的節(jié)水意識(shí)，推動(dòng)城市中水回用事業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益［1－4］。為此，本文采用水解酸化+MBR+RO組合工藝對(duì)東莞理工學(xué)院的校園生活污水進(jìn)行處理，考察該污水處理裝置在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的處理效果以及污水回用的可行性。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。水解酸化池L×B×H=60 cm ×30 cm ×150 cm，有效容積200 L。MBR池L×B×H=73 cm ×34 cm ×161 cm，有效容積為300 L;采用PVDF中空纖維膜，孔徑0.1 μm，有效膜面積6 m2;出水通過(guò)蠕動(dòng)泵抽吸，出水流量設(shè)定為2.0 m3/d;反應(yīng)器內(nèi)裝有液位計(jì)，保證反應(yīng)器內(nèi)水位恒定;膜組件下方安置曝氣頭，通過(guò)風(fēng)機(jī)曝氣。RO膜為陶氏公司生產(chǎn)的BW30。

1.2 校園生活污水

污水來(lái)自于東莞理工學(xué)院第1提升泵站，水質(zhì)如表1所示。

表1 研究用水水質(zhì)

1.3 分析方法

本研究采用的水質(zhì)分析方法均依照國(guó)家環(huán)保局編寫(xiě)的《水和廢水分析檢測(cè)方法》進(jìn)行，試驗(yàn)中主要的分析項(xiàng)目如下:COD:重鉻酸鉀法;NH+4－N:納氏試劑比色法;TP:鉬酸銨分光光度法;MLSS:重量法。DO:膜電極法;pH值:玻璃電極法;T.D.S:電導(dǎo)儀法。

圖1 污水處理裝置流程圖

1.4 試驗(yàn)方法

將從東莞市區(qū)污水處理廠取回的污泥進(jìn)行培養(yǎng)后，分別加入到水解酸化池和膜生物反應(yīng)池中，等污泥性狀穩(wěn)定后，開(kāi)始試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行條件為，系統(tǒng)中的DO值控制在1.0～3.0 mg/L左右，HRT為6小時(shí)，MBR中MLSS為8 000 mg/L左右。原水經(jīng)潛水泵進(jìn)入水解酸化池，進(jìn)水為間歇進(jìn)水，依靠反應(yīng)器中的液位控制計(jì)維持反應(yīng)器內(nèi)液面恒定，經(jīng)厭氧水解后再輸送到膜生物反應(yīng)池，在出水蠕動(dòng)泵的抽吸作用下經(jīng)中空纖維膜過(guò)濾出水。每日反沖洗泵開(kāi)啟工作半小時(shí)，清除吸附在膜表面的殘留物質(zhì)。MBR進(jìn)出水分別由液位儀和繼電器控制間歇運(yùn)行，試驗(yàn)期間不排泥。MBR出水經(jīng)高壓泵送入RO內(nèi)進(jìn)一步過(guò)濾，監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)變化。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 水解酸化池的處理效果

水解酸化池的COD去除效果如圖2所示。可以看出水解酸化池對(duì)COD的去除率并不高，而且波動(dòng)較大，平均在30%左右。但此階段的主要目的是將污水不溶性的有機(jī)物水解成溶解性的有機(jī)物，將復(fù)雜的有機(jī)物發(fā)酵成簡(jiǎn)單的有機(jī)物，該過(guò)程雖然尚未將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等無(wú)機(jī)物，但提高了有機(jī)廢水的可生化性［5］，為后續(xù)好氧生物處理創(chuàng)造了更好的條件。

圖2 水解池對(duì)COD的去除效果

2.2 MBR的處理效果

MBR的COD去除效果如圖3所示。經(jīng)過(guò)生化降解和PVDF膜過(guò)濾后，COD平均濃度在35 mg/L左右。這說(shuō)明活性污泥對(duì)COD的去除起到了主要作用，而膜對(duì)系統(tǒng)出水的穩(wěn)定性起到了主要作用，彌補(bǔ)了生物反應(yīng)器處理性能的不穩(wěn)定。COD的去除率保持在75%左右。

MBR對(duì)氨氮去除效果如圖4所示。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，進(jìn)水氨氮濃度在30 mg/L至48 mg/sL之間波動(dòng)，平均進(jìn)水氨氮值為38 mg/L，出水氨氮濃度在12 mg/L至5 mg/L間波動(dòng)，平均出水氨氮值為7 mg/L，MBR對(duì)氨氮的去除率最高達(dá)80%，最低為70%，平均去除率為75%左右，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，氨氮去除效率逐漸增大，后來(lái)基本穩(wěn)定下來(lái)［6］。

圖3 MBR的COD去除效果

圖4 MBR的氨氮去除效果

圖5 MBR出水TP去除率

從圖5可以看出，磷的去除率大約在85%左右。由于反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)物濃度沒(méi)有大的增長(zhǎng)，合成細(xì)胞對(duì)磷的需求量減少造成磷的去除率下降［7］;膜的過(guò)濾作用，使部分難溶的磷酸鹽、磷與鈣鎂離子生成的沉淀物以及含磷的微生物截留在反應(yīng)器中從而加強(qiáng)了總磷的去除。反應(yīng)器內(nèi)是好氧環(huán)境，但絮體之間存在厭氧微環(huán)境，使聚磷菌能夠?qū)α姿猁}進(jìn)行吸收和釋放也可能是造成磷的去除率波動(dòng)的原因［8］。但由于含磷的污泥依然存在于生物反應(yīng)器中，一旦遇到厭氧條件下，聚磷菌就會(huì)釋放出磷，因此，定期的排泥可能使磷的去除效果更好。

2.3 RO的處理效果

RO出水的COD去除效果如圖6所示。經(jīng)過(guò)MBR處理后，COD濃度保持了較好的穩(wěn)定性。進(jìn)一步經(jīng)芳香聚酰胺復(fù)合RO膜的處理，COD濃度保持在1 mg/L左右，平均去除率達(dá)95%左右。

圖6 RO出水COD去除率

反滲透的脫鹽效果如圖7所示。原水的電導(dǎo)率在450～630 μs/cm之間，平均為580 μs/cm。經(jīng)過(guò)反滲透處理后，出水電導(dǎo)率在5～16 μs/cm之間，平均為8 μs/cm，平均去除率為99%左右，反滲透膜出水基本可達(dá)飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

圖7 水處理裝置脫鹽率

3 結(jié)語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)將水解酸化、一體式膜生物反應(yīng)器和反滲透集成，處理東莞理工學(xué)院校園生活污水，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論如下:

1)系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物具有較高的去除效率，在本實(shí)驗(yàn)條件下運(yùn)行時(shí)COD去除率為99%左右。

2)系統(tǒng)對(duì)鹽具有較高的去除效率，在本實(shí)驗(yàn)條件下運(yùn)行時(shí)平均脫鹽率為99%以上，反滲透膜出水基本達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

3)系統(tǒng)中膜生物反應(yīng)器最佳HRT為6 h，膜生物反應(yīng)器對(duì)－N的平均去除率為75%，對(duì)TP的去除率為85%左右。

［1］鄭艷芬，王仲旭，姚紅坡，等．MBR處理校園生活污水的試驗(yàn)研究［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(22):11 356－11 357．

［2］房發(fā)俐．小區(qū)生活污水中中水回用的研究［D］．陜西:西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007:1－2．

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［4］范曉娟，王伯鐸，房亮亮，等．校園生活污水處理的研究進(jìn)展［J］．環(huán)境工程，2013，31，255－258．

［5］趙麗娜，青鵬，張爽，等．一體式A/O－MBR處理校園生活污水中試研究［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(10):5 989－5 991．

［6］王雪芹．一體式與復(fù)合式膜生物反應(yīng)器處理生活污水的試驗(yàn)研究［D］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007:4－5．

［7］李志明．膜生物反應(yīng)器在城市污水處理中的最優(yōu)工況研究［J］．資源節(jié)約與環(huán)保，2013(5):160－161．

［8］楊海玉，肖麗光，白金，等．A－O膜生物反應(yīng)器生活污水回用處理中試研究［J］．凈水技術(shù)，2007(5):49－51．