方麗娜

（杭州碟濾膜技術(shù)有限公司，杭州 311121）

當(dāng)前，人們可以采用復(fù)合式膜生物器處理印染綜合廢水，把原有的生化系統(tǒng)和膜系統(tǒng)充分結(jié)合起來(lái)，利用膜系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化原有的生化系統(tǒng)，同時(shí)還把其他一些生物處理方法（如生物活性炭）融入膜生物反應(yīng)器中，形成一套綜合性的處理工藝。復(fù)合式MBR工藝提高了廢水的可生化性，可以有效分解難降解的有機(jī)物，使出水達(dá)到國(guó)家新的排放要求[1]。

膜生物反應(yīng)器，又被稱為MBR，屬于高效膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器的有機(jī)結(jié)合，是一種新型的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)改變了以往活性污泥去沉淀的方式，采用膜組件法來(lái)達(dá)到水泥分離的目標(biāo)，從而對(duì)廢水進(jìn)行有效處理。其出水水質(zhì)良好，固液分離率較高，又具有處理效率高、對(duì)存儲(chǔ)場(chǎng)地要求不嚴(yán)格、運(yùn)行管理十分便利等優(yōu)勢(shì)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原水水質(zhì)

試驗(yàn)進(jìn)水為某個(gè)園區(qū)大型污水處理廠的二沉池出水，廢水中含有大量的難降解的物質(zhì)。具體水質(zhì)如表1所示。

表1 進(jìn)水水質(zhì)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 中試裝置

本次試驗(yàn)利用MBR膜生物反應(yīng)器集成設(shè)備，處理強(qiáng)度可達(dá)1 m3/h。本次試驗(yàn)共分為兩個(gè)階段，第一階段是各個(gè)生化處理單元，第二階段是MBR處理單元。試驗(yàn)使用的膜片為聚偏氟乙烯中的空纖維微孔過(guò)濾膜，為孔徑0.4 μm，以負(fù)壓式運(yùn)行。試驗(yàn)設(shè)備與工程交接十分簡(jiǎn)便，能夠在同一時(shí)間運(yùn)行。主要設(shè)備包括提升泵、流量計(jì)、風(fēng)機(jī)、污泥回流泵、特制MBR試驗(yàn)?zāi)て?、攪拌機(jī)、電動(dòng)閥、抽吸泵、藥洗泵和集成水箱。

1.2.2 工藝流程

本文研究的印染廠所排放的廢水為二沉池生化出水，其中存在眾多難以降解的物質(zhì)，且生化性處于劣勢(shì)，因此需要通過(guò)水解酸化、活性炭強(qiáng)化聯(lián)合反應(yīng)才能完成，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

從圖1可知，原水首先經(jīng)過(guò)水解酸化，實(shí)現(xiàn)初步的混合，使廢水中體積較大的有機(jī)物分解成多個(gè)小體積的有機(jī)物，為分解提供便利。然后，通過(guò)曝氣作用，在好氧菌不斷降解和沖擊下，使有機(jī)物充分講解，輸送到膜生物反應(yīng)器中。在反應(yīng)器中，借助活性炭與膜的聯(lián)合反應(yīng)，使混合液中的有機(jī)物與微生物絮體殘留在反應(yīng)器中，以提高反應(yīng)器的濃度，延長(zhǎng)有機(jī)固體的停留時(shí)間，進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)物的分解。同時(shí)，在膜的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)泥水分離，最終可以獲取清水。

1.2.3 試驗(yàn)過(guò)程及參數(shù)控制

試驗(yàn)共計(jì)兩部分，第一部是污泥馴化與系統(tǒng)調(diào)整，所需20 d；第二部分是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段，所需45 d。

反應(yīng)器污泥濃度8.0～9.5 g/L，污泥負(fù)荷0.2～0.5 MLSS/d，溶解氧2.0～3.8 mg/L，投加磷酸二氫鉀以補(bǔ)充磷源10 mg/L，投加尿素以補(bǔ)充碳源15 mg/L。

1.2.4 測(cè)試方法

按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，對(duì)試驗(yàn)中的化學(xué)需氧量（COD）、總磷（TP）、污泥沉降比以及溶解氧（DO）等進(jìn)行測(cè)定，并且使用流量計(jì)壓力表測(cè)量過(guò)濾壓力、膜透水量等。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 COD的去除效果及分析

圖2 2011年COD進(jìn)出水圖

從圖2可以看出，2011年11月1日至11月22日，試驗(yàn)處于污泥馴化期，MBR出水COD在80～90 mg/L，波動(dòng)性相對(duì)較大。2011年11月23日至2012年1月5日，試驗(yàn)處于穩(wěn)定運(yùn)行期，MBR出水COD穩(wěn)定在75 mg/L左右，并且隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，COD的去除效果越來(lái)越好。穩(wěn)定運(yùn)行期間平均去除率達(dá)到32%，說(shuō)明MBR工藝對(duì)難降解的水質(zhì)依然具有較好的去除效果。

長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行實(shí)踐充分證實(shí)，水解酸化和復(fù)合式MBR工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：在水解酸化池的反應(yīng)中，大分子有機(jī)物向小分子轉(zhuǎn)變，使較難降解的物質(zhì)被有效分解，極大地提高了廢水可生化性，為后期生化處理打好基礎(chǔ)；在膜的高效截留反應(yīng)下，微生物的流失度顯著降低，尤其在一些優(yōu)勢(shì)菌種身上，體現(xiàn)得更加明顯。同時(shí)，反應(yīng)器的污泥濃度得到極大提高，污泥濃度始終控制在8～10 mg/L，這樣極大地提高了對(duì)有機(jī)物的降解能力。

2.2 色度的去除效果及分析

圖3 試驗(yàn)期間進(jìn)出水色度的變化情況

由圖3可見(jiàn)，水解酸化和MBR膜生物反應(yīng)器聯(lián)合工藝對(duì)廢水的色度去除較好，在系統(tǒng)處于馴化階段時(shí)，色度去除只有60%左右，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，色度的去除效果逐漸提高。在運(yùn)行到43 d時(shí)，在MBR池內(nèi)加入少量活性炭，提高色度去除效率，最后出水穩(wěn)定在25倍左右，去除率達(dá)到70%。

2.3 對(duì)其他指標(biāo)的去除

原水、MBR出水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

表2 出水水質(zhì)

MBR對(duì)氨氮的去除包括補(bǔ)充尿素的13.5 mg/L氮，MBR對(duì)氨氮去除率應(yīng)為90%，總氮去除率為65%。MBR系統(tǒng)中的硝化作用好，主要是MBR可以完全截留微生物，污泥齡延長(zhǎng)，使得硝化細(xì)菌得以生存增殖。

MBR出水濁度在0.2～0.3，去除率達(dá)到99%，其主要利用膜的截留作用。本試驗(yàn)使用的膜片為三菱公司的PVDF膜片，膜的過(guò)濾孔徑在0.4 μm左右，可以有效截留住廢水中的懸浮物和一些大分子有機(jī)物。另外，MBR系統(tǒng)中可以加入少量活性炭，從而改善MBR池內(nèi)的污泥結(jié)構(gòu)，凈化池內(nèi)水質(zhì)。

圖4 兩種膜的壓差

中試試驗(yàn)采取橫流量間歇式出水的運(yùn)行方式，抽吸頻率為開8 min，停2 min。試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中，用跨膜壓差的高低來(lái)反映膜污堵的情況。由圖4可見(jiàn)，本系統(tǒng)在前15 d內(nèi)，跨膜壓差基本上沒(méi)有太大變化。15 d后有所上升，壓差在-0.2 kPa左右。30 d后，膜壓的上升速率增大，膜表面的污染程度加劇，到45 d時(shí)，膜壓達(dá)到2.2 kPa，此時(shí)對(duì)膜進(jìn)行在線清洗，膜經(jīng)過(guò)清洗后又降到-0.1 kPa以內(nèi)。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程沒(méi)有達(dá)到膜清洗上限-0.3 kPa。優(yōu)良的抗污堵效果說(shuō)明PVDF膜抗污染性比較強(qiáng)，間歇式運(yùn)行有助于減少膜的污染情況，抽吸停止時(shí)，膜兩側(cè)的壓力為零，這樣堆積在膜表面的污染物在氣流的涌動(dòng)下就會(huì)脫落，達(dá)到清洗的效果。再者，活性炭改善了污泥的結(jié)構(gòu)，使泥水分離效果更好。

3 結(jié)論

中試采用復(fù)合式MBR工藝對(duì)園區(qū)型印染綜合廢水二級(jí)生化出水進(jìn)行深度處理，試驗(yàn)結(jié)果證明，系統(tǒng)處理效果理想，抗負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，出水波動(dòng)性小。MBR出水COD≤80 mg/L、氨氮≤2 mg/L、TP≤1 mg/L、色度≤30倍，達(dá)到了出水的要求?；钚蕴考尤隡BR反應(yīng)器，不僅強(qiáng)化了膜生物反應(yīng)器的處理效果，還在一定程度上延緩了膜的污染情況，保證了系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。