FBR艺处理生活污水试验研究

第34卷第12期水处理技术Vol.34 No.12742008年12月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTDe.2008FBR工艺处理生活污水试验研究程恒卫，张景成，张彦平，王燕妮2(1.中核能源科技有限公司,北京100084; 2.哈 尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090;3.河北工业大学土木工程学院，天津300401)摘要;采用价格低廉的无纺布代替膜生物反应器中的膜组件组成新型无纺布生物反应器(Fabric bioreactor,FBR),研究了两种孔径的无纺布(15μum和1μm)生物反应器对模拟生活污水的处理效果,并对FBR工艺的污染情况进行了分析。试验结果表明，两种孔径的无纺布的处理效果差别甚微; FBR工艺对浊度、SS.COD和NH-N的平均去除效果很好。出水符合城市杂用水水质标准。平行试验结果表明,FBR工艺对生活污水的处理效果达到MBR工艺的96.2%.采用NaCl0溶液可有效清洗被污染的无纺布,表面通量的恢复率达到97.2%。关锄词:布生物反应器;膜生物反应器;污水处理中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号: 100002008)2070-04膜生物反应器(MBR)作为-种高效水处理 I工0.8 m,有效容积为50 L。采用工业用无纺滤布,材质艺，具有出水水质好、占地面积少等优点，在污水处为涤纶,过滤孔径选用1μm和15μm两种;中空纤理及回用方面有着广阔的应用前景146。 目前限制维膜组件为天津膜天膜工程技术有限公司生产的MBR广泛应用的主要原因是MBR系统中膜组件MF膜，膜孔径为0.2μm,膜面积为1m2。原水由水造价过高7,强度较低,使用寿命较短,运行能耗高间。箱进入好氧生物反应器，反应器内的液位由浮球阀针对MBR的以上缺点，国内外研究者采用廉价的控制，浮球阀的位置可调整,以便设定不同的停留时微网材料作为膜基材，研究了动态膜生物反应器的间。污水在反应器内经微生物降解后，-部分出水通工艺特性和运行效果,取得了诸多研究成果|410。本过无纺布重力流出，然后经蠕动泵排至出水箱;同试验采用价格低廉的无纺布代替膜生物反应器中的时，另一部分出水在蠕动泵负压抽吸作用下通过膜膜组件，通过活性污泥过滤过程中形成的生物动态卢膜实现近似于微滤膜的过滤效果，组成新型的无纺布生物反应器(Fabric bioreactor, FBR),该技术具:g然有造价低运行费用低、膜污染易于控制等优点。试8四土验研究了FBR工艺在重力自流条件下对模拟生活污水的处理效果,并对FBR在运行过程中的污染情17况进行了分析。1材料与方法1一原水箱:2-生物反应池:3- -中察纤维膜组件:4-滤布1;1.1 试验装t5- -滤布2:6空气压缩机:7-气体流量计:8-浮球阀:9 -真试验采用的反应器装置如图1所示。为了便于空表;10-蠕动索:11- 时间控制器: 12-一液体流量计:13-温挖和MBR对比，整个系统由好氧生物反应器和无纺装置:14-矚气器;IS- -导流隔板:16-穿孔骗板:17一出水箱圈1试验装置布/膜组件组成。生物反应器长0.5m,宽0.2m,高Fig.1 Schematic of the FBR and MBR experimental system收稿日期:2008-03-11作者简介:程恒卫(1977-) ,男,硕七, T程师，研究方向为膜技术及水污染治理联系电话: 13810862985; E-mail: chwhit@163.com.程恒卫等，FBR工艺处理生活污水试验研究75组件排入出水箱中。试验过程中采用空气压缩机提水平均COD分别为28.8 mg*L"和26.6mgL'.这是供连续曝气，曝气量通过阀门、气体流量计控制调因为在运行过程中，微生物在无纺布表面聚集,生成节。反应器内水温通过温度控制装置保持在18C+了具有有效拦截作用的动态生物膜:同时无纺布内1C。膜出水流量通过液体流量计直接读出。真空表部的立体网状结构及大量的空隙又为微生物的生长可显示膜过滤压差的变化。提供了良好的栖息点，使得无纺布本身具有物理和1.2 试验用水生物双重拦截作用，从而弥补了布一-孔径大的不足。采用人工配水模拟生活污水，基本水质为系统运行期间发生污泥膨胀，但系统出水水质并未COD 300 ~460 mg"L',NH;-N 18~30 mg'L',TP受到明显影响,这说明污泥膨胀对FBR处理效果影2.2~4.5 mg*L',pH 6.5~7.5,温度18C。响很小。13分析项目与方法浊度: WG2-200浊度仪:COD:5B-6型COD速60000500测仪;NHjN:纳氏试剂比色法;TP:钼锑抗分光光度法:SS:重量法(ALC-110.4梅特勒-托利多电子天平、PHG-9070A电热恒温鼓风干燥箱)。2结果与讨论1002.1浊度和 ss的去除? 运行时间/d2”2427.30图2为运行期间系统出水浊度变化曲线。由图圈3 FBR 运行期间对COD去除效果2可见，运行初期浊度小于4 NTU,随着运行时间的Fig.3 Rermoval eficiency of COD during tbe experiment ofFBR延长，无纺布表面形成动态膜，强化了对颗粒物质的2.3 NH_N的去除截留作用，浊度降到了1.0 NTU以下,而且出水浊度由图4可以看出，随着反应时间的延长,FBR稳定。布1(15 μm)平均出水浊度为0.96 NTU,布2对NHJ-N的去除率逐渐增加。运行后期，两种孔径的(1 μm)平均出水浊度为0.94 NTU,无纺布孔径的无纺布生物反应器对NHz-N的平均去除率大于90%,差异对浊度的去除几乎没有影响。经FBR处理后的出水平均NH~N分别为2.8 mg*L和2.6mg*L',并且出水ss未检出，说明无纺布对颗粒性物质有很高无纺布孔径对NHz-N去除率影响较小。FBR优良的的去除截留作用。硝化作用得益于无纺布高效的泥水分离作用，使世代时间较长的硝化菌在反应器中累积，不断富集的4.0p硝化菌完成了氨氮的硝化过程。所以FBR与MBR类似，系统对NH~N的去除效果易受生物反应器处士理效果影响川。划1.5MH1.00.50.036912151821242730运行时间/d80圜2 FBR 出水浊度变化曲线+原水NH,N+上清液NH,N !+ . INH,N一布INHNFig.2 Variation of turbidity during the experiment ofFBRFBR中的无纺布与MBR中的膜组件的关键作20一用在于替代传统活性污泥法中的二沉池，实现固液分离,降低出水浊度。从以上结果可以看出,选择无纺布替代MBR中的膜组件是可行的。圜4 FBR 运行期间对NH-N去除效果2.2 COD 的去除Fig.4 Removal efficiency ofNH-N during the experiment ofFBR图3为运行期间FBR系统对COD的去除情况。2.4 TP的去除可以看出，两种孔径的无纺布(15 μm和1 μm)对由图5可以看出，系统运行前期,TP去除率较COD去除效果差别不大，平均去除率均大于90%,出高，布1、布2平均去除率均在80%以上，最高达16水处理技术第34卷第12期95%。这是由于该时期污泥增长迅速,微生物大量繁滤阻力增加，无纺布被污染。被污染的无纺布过滤阻殖，微生物自身生长和聚磷菌的摄磷作用使系统TP力包括无纺布固有阻力Rm滤饼层阻力R.和形成去除率较高。系统运行后期，污泥增长缓慢,磷在污的凝胶阻力R。其中污染阻力为R=R:+Rp。根据泥中大量聚集，形成高磷污泥，系统TP去除能力明Darcy's定律，在过滤压差TFP为100Pa,水温为显下降,布1、布2平均去除率仅50%左右，最小去20°C的条件下测定各阻力值,见表2。从表2可以看除率只有7%。排除部分污泥后继续运行,TP去除率出,FBR的过滤阻力主要来自于滤饼层阻力，约占有所回升,说明排泥是除磷的有效途径之一。同时还总阻力的98%,而滤饼层阻力属于可逆污染,这就可以看出，运行期间系统对TP的去除率波动较大，使得无纺布的清洗对恢复表面通量变得简单有效。试布1、布2出水TP含量时常高于上清液(上清液取验 采用水力清洗和次氯酸钠药剂清洗两种方式考察样于生物反应池，位于滤布1、滤布2之前)。分析其无纺布污染恢复的情况。结果发现，采用水力清洗对原因可能是因为活性污泥可以吸附裹挟部分磷酸盐无纺布内部污染及凝胶层污染去除效果较差,尤纺布等含磷物质,当水中总磷含量低时,在曝气扰动及存表面通量恢复率达74.3%;而采用0.3%的NaCIO溶在浓差的情况下,其中的磷又会释放出来，导致了出液浸泡24 h后，表面通量的恢复率达到97.2%。试验水TP反而高于上清液的情况，同时也说明了反应结果表明NaCIO溶液可有效去除凝胶层污染。器中的TP主要还是通过微生物降解的。表2无纺布过滤甩力分析Table 2 Analysis of fitration resisance of non- woven fabric阻力过滤阳力/m'占总阻力的百分比1%100总阻力R1.3206x1000E。固有阻力R_2.7471x1070.2135孔隙及凝胶阻力R。2.4265x101.84:30滤饼层阻力Rr1.2936x10097.95黑35 [V-t法除事23结论FBR对污染物具有较好的去除效果，无纺布孔85 FBR运行期间对TP去除效果径大小对处理效果影响甚微。两种孔径(15μm 和Fig.5 Removal eficiency ofTP during the experiment ofFBR1μm)的无纺布生物反应器对ss和浊度去除效果2.5 FBR 与MBR处理效果比较极佳,对COD和NH-N的去除率均大于90%。系统根据以上结果可知,以15 μm和1 μm无纺布运行前期对总磷的平均去除率大于80%,运行后期组成布生物反应器对模拟生活污水处理效果差别很下降到50%。FBR处理效果达到MBR工艺的小，因此选用更为廉价的15μm无纺布与MBR生96.2%,出水符合城市杂用水水质标准。物反应器的处理效果进行对比,试验结果见表1(均被污染的无纺布过滤阻力主要来自滤饼层阻为30d平均值)。可以看出，FBR对模拟生活污水力,约占总阻力的98%;采用NaCIO药剂清洗可有处理效果可达到MBR处理能力的96.2%左右，出水效去除无纺布污染。水质符合城市杂用水水质标准GB/T18920 2002。试验采用的无纺布的价格为6.5 元*m*,与中空纤维膜的价格500元.m2相去甚远，从而可大幅度衰1 FPBR与 MBR去除效果比较降低造价。Table 1 Comparison of the removal eficiency of FBR and MBR项目COD/ NHENTP/浊度1mgL mg+L pHmg*L' NTU参考文献:14.11 2.01 6.5~7.5 0.94 0.17MBR1] QinJJ, Wai M N, TaO G H, el al. Membrane bioreactor study for去除率1% 96.84 93.166.28reclamation of mixed sewage mostly from industrial sources 0出水28.80 2.80 6.5~7.5 1.24 0.96去除率1% 93.11 89.7371.56Separation and Purification Tcholog.200.53(3):296 300.2] Tao G, Kiran K, Zhao W, et al. Membrane bioreactors for water2.6 FBR 污染及清洗reclamation [. Water Science and Technolgy2005S,51 (6-7);FBR运行过程中，随着反应时间的延长,无纺3] 李风亭，王亮，刘华,等.膜生物反应器在水处理中的应用与431-440.布表面的滤饼层逐渐增厚,压实，过滤压差增大,过程恒卫等，FBR工艺处理生活污水试验研究77新发展[].工业水处理,005,25(1);10-14.环境科学与管理，205.0):42.46.4[4] Van Der RoestHF, Van Beatem AGN, Lawrence DP. MBR-tech-8] 孟凡生, F业螺.膜生物反应器在我国的研究发展展望印水资nology in municipal wastewater treatment: challeoging the tradi-源保005021(4);1-3.tional treatment technologies [J].Water Science and Technology,9] 邱宪锋,张建，高宝玉，等内循环动态膜生物反应器处理生活2002,46(4-5):273-280.污*I.中国环境科学2007.2():65-168.[5] Stepbeason T, Judd s, Jfferson B, et al. Membrane bioreactors[10] Fan B, Huang X. Characteristics of a slf-foming dynamic mem-for wastewater treatment [C]. London:IWA Publishing2000:brane coupled with a bioreactor for municipal wastewater treat-159-161.ment ]. Environmental Science and Technology,2002,36(23):[6] XingC H,WenX H.Qian Yet dl. Microfiltation membrane-cou-5245-5251.pled bioreactor for urban wastewater reclamation[J].Desalination,11] 杨宗政,骆欣,顾平,膜生物反应器处理废水硝化反硝化能力2001,141():63-73.研究[].水处理技术205,1():6-9.[7]张全忠， 韩春梅.膜生物反应器的应用现状及存在的问题[D.RESBARCH ON FABRIC-BIOREACTOR FOR DOMESTIC SEWAGE TREATMENTCHENG Heng- weil, ZHANG Jing cheng, ZHANG Yan-ping, WANG Yan-ni?(1.Chinergy Co. Lil, Beijing 10084, China; 2.School of Municipal and Enironmenal Engineering, Harbin Insitute of Technologo,Harbin 150090, China; 3.Scool of Civil Engineering, Hebei Universily of Technology, Tianjin 300401, China)Abtact: Fabric Bioreactor (FBR) is a new tchnology composed by low price of non woven fabric instead of membrane in MBR The removalefficiencey and fouling of FBR were studied on simulated domestic wastewater treatment. The results showed that FBR had good removal eficiencies forturbidity, ss, COD and NH-N, and the two non woven fabric aperture as 15 um and I μm had ltle effet on them. The efluent quality reaches thestandard of Water Quality Standard of City Miscellaneous Water. Parallel experimental results showed that the removal fficiencies of FBR couldachieve 96.2% of MBR. The non-woveo fabric fouling could be efectively renoved by sodium bypochlorite solution, and the recovery of fabric fuxcould reach 97.2%.Kaywords: fabric-bioreactor; membrane bioreactor, sewage treatment(上接第67页)[3]顾岡维,水污染治理 技术研究[M]_上海:同济大学出版社,1997:5] 谢嘉.水污染控制原理[M]成都:四川大学出版社2003:43-60.185-191.[6] 姚凤仪尤机化学丛书(第五卷):氧、硫、硒分族[M].北京:科学[4] Kuenen J G. Colourless sulphur bateria and their role in the sul-出版社,1998:170-215.phur clelJ].PI Sil.1975,43:49-76.6STUDY ON THREE-PHASE AEROBIC BIO-FLUIDIZED BED FOR DESULFURIZATION OFWASTEWATER IN AN INNER CIRCULATIONLIU Xian shu, DING Sang-lan, LIU Min(College of Archieture and Enironmen, Sichuan unienity, Chengedu 610065, China)Abetnot: Appling inner cireular serobic bio-nluidized bed to simulant sulf-wastewater by the meidium of granular active carbon, aimming to explore themain factors afectig the efet of the reactor, and to seck a reasonable operational parameters.Results showed thar, for dfferet sulide load, there is anoptimum lotal volume of araion, which makes the reactor eficiency above 92%; the decrease of HRT and the increase of sulfide consistency will他duce the eficiency of sulfde removal, increasing the aeration will enhance the ability of reactor; there is no influence to the eficieacy when the influeatpH changes from 7.5-8.5; the loss ratio of sulide in the tail gas and the consisency of the efluent sulide is a positive crelation, and other infuent pHvalue to a certain extent; When the water in the reactor was milly white turbidity-like, it reaches the best operational effect.Kaywords; three phase aerobic bio-fuidized bed of iner circulation; active cartbon; sulide volume load; air capacity