MBR技术处理生活污水中试研究

安徽农业科学, Journal of Anhui Agri.sci.2010,38(16):8631-8633,8679贵任编辑张彩丽贵任校对李MBR技术处理生活污水中试研究高志永,陈鸿汉(中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京1008)摘要主要对MBR技术处理生活污水的效果进行分析研究。MBR技术因用膜分离代替二沉池而节约了占地面积,而且MBR系统对污水中的COD、NH1H有较高的去除率,而对浊度的去除更显示了其优越性,出水浊度几乎为零,大大提高系统出水的水质,且整个系统的出水具有很强的稳定性,面对原污水中COD、NH,H的波动较大,MBR系统显示了较强的抗冲击负荷。虽然MBR技米是一种新型的水处理技术,但鉴于其在处理行业的优越性,因而应用前景较广关键词膜生物反应器;污泥停留时间;生活污水;污泥浓度中图分类号X703文献标识码A文章编号0517-6611(2010)16-08631-08Pilot-scale Study on the Treatment of Domestie Wastewater by MBR TechniqueGAO Zhi-yong et al (School of Water Resource and Environment, China University of Geosciences( Beijing), Beijing 100083)Abstract The treatment effects of MBR on domestic sewage were mainly studied. MBR technology saved the occupied area, becausted the superiority. SS in domestic sewage can be removed almost all, which improves the quality of the effluent. The quality of thethe MBR system is steady-going, although the fluctuate of COD and NH, H in domestic sewage are great. MBR technology is a new waste water treatment technology, but it has a good application prospect.Key words Membrane bioreactor ( MBR); Sludge detention time; Domestic sewage: Sludge concentration膜生物反应器( Membrane bioreactor,MBR)处理技术是种将膜分离技术与生物处理技术相结合的新型高效水处吸杀理技术。膜生物反应器中膜的作用是替代二沉池,与传统的污水出水生化水处理技术相比,膜能将生物体截留在生物反应器中通过保持高的生物体浓度和截留高分子量的溶质促使进水图1试验工艺流程中有机物的生物降解。污水经过膜生物反应器中的活性污Flg. 1 Process now of the experiment泥即微生物对污水中的有机物进行充分的生物降解能有效污水在潜污泵的提升下进入污水箱,污水箱容积是05m地去除污水中的部分COD氨氮。而MBR系统的污泥量也污水箱内有液位控制开关,当污水箱内的水低于一定的水相对较少甚至可以实现零排泥。MBR技术实现的水力停位,潜污泵运行,当污水箱内的水位到达一定的高度时,潜污留时间和污泥停留时间可分别控制。膜生物反应器较为重停止运行。污水箱内的污水在进入反应器混合液的入口要的单元为膜元件使用的膜通常为微滤膜或超滤膜。膜生处设有浮球阀由浮球阀来控制反应器内混合液的水位。在物反应器由于具有对污染物去除率高,出水水质好且稳定,反应器内混合液底部设有曝气管该设备所采用的曝气方式剩余污泥少等优点,是近年来水处理领域的一个研究热是由2根平行的曝气管均匀曝气。而系统的关键部件膜元点。而我国对膜生物反应器污水处理工艺的研究起步较件设在曝气管的上方,并处在2支曝气管内侧。膜元件通过晚23。为此笔者探讨了膜生物反应器中污泥浓度的变化管道直接与抽吸泵相连。通过抽吸泵产生的负压而出水。情况及对生活污水中COD、NH2-H的处理效果,以期为MBR系统气水比调整为20:1-25:1,产水量控制为1m3/d,技术应用于污水处理研究提供参考依据。自吸泵间歇运行,抽吸13min,停运2min,由时间继电器控1试验装置与研究方法制吸程大于5m,操作压力-001~-0.03MPa,当操作负1污水水质试验中生活污水的各项水质指标分别为:压超过-0.05MPa时,清洗膜片。coD1987~566.8mg/L,NH3H28.3-110.9mgL,浊度1.3水质测定方法COD,重铬酸钾法;NHH,纳氏试剂光23-1519mt如u,色度184~727.5u,pH值7.1-8.6。度法;色度,分光光度法;浊度,分光光度法;MLSs,测重法;上清液样品的获得是由反应池中活性污泥混合液样品经04512试验装置试验装置如图1所示,MBR反应器是一个μm膜滤所得钢化玻璃的立方体容器,100cmx100cm×120m,有效贮水2结果与分析容积1m3,在容器内安装帘子膜。帘子膜采用了浙江大学凯2.1MBR对污水中COD的去除效果由图2可见,原水华膜材料聚丙烯材质,膜孔径为0.2um,孔隙率90%,单片中的CoD值波动很大随着试验的进行,出水的COD值3层式共平行组装了2片,总膜面积为16m,膜架距池底相对稳定,基本维持在0m/L以下,没有随着进水中CoD30cm,膜架间距40cm,膜架距池四壁各30cm,膜架低于的波动而出现大的变化说明系统具有很强的抗冲击负荷能MBR池水面20cm力。系统中MBR膜对反应器中的活性污泥的截留作用使混潜污泵进水水口设有双层滤网使污水中的无机大颗粒合液中的微生物不仅没有流失,反而不断增殖从而保持了截留在系统外以免造成系统运行中的堵塞和减少膜污染,较高的活性污泥浓度,进而保证了系统运行的稳定性。而且作者简介高志永(1982-),男,河南淮阳人,博士研究生,研究方向:由于系统中MBR膜的过滤作用使出水中的SS几乎为零,环境科学与工程稿日期20100426从而使系统进一步降低了污水中的COD,提高了出水的安撒农业科学2010年水质。水 Raw weter清液 Supematant原水 Raw water00出水Eimt上清液 Supematant出水 Effluent运行时间 Ruming timm』d适行时间 Ruming tin∥d日4MBR对氨氯的去除效果图2MBR对coD的去除效果owl efect of MBR to NH, -HFlg. 2 The removal efect of MBR to COD都低于20%。也就是说整个系统对污水中氨氮的去除效果由图3可以看出,系统对污水中COD的总的去除率基是由活性污泥即生物处理效果决定,而膜分离作用主要是对本保持在7%以上,大部分时间处在9%以上系统反应器氨氮去除效果的进一步稳定和强化。混合液中的污性污泥微生物对污水中COD的去除起了主要生物降解 Biodegradation作用,而MBR膜的过滤作用对COD的去除率基本在20%左膜过滤 Membrane filtration右这一结果与刘锐等“的工作基本相同。也就是说整个系亠总去除率 Total remval rate统对污水中COD的去除效果是由活性污泥即生物处理效果决定,而膜分离作用主要是对COD去除效果的进一步稳定和强化。生物降解 Biadegradat io芒8g巴一婆膜过滤 Membrane filtration.±总去除率 Total removal rate运行时间 Ruming time ld图5MBR对氨氮的去除率自Flg. 5 The removal rate of MBR to NH,-H白昊阳等指出,对于硝化反应,当氨氮浓度大于10mg/L时呈零级反应,当进水氨氮超过100mg/L时,硝化菌出现明显的自抑特性,亚硝菌和硝酸菌都受到抑制,硝化反应速度大大降低。同时,由于无缺氧环境和碳源限制,反硝化运行时间 Ruming tim』d作用很弱,出现了亚硝酸和硝酸的积累阻碍了硝化反应的图3MBR对COD的去除率进一步进行,于是在高氨氮条件下MBR对氨氮的去除率在Fig 3 The removal rate of MBR to COD22MBR对污水NHH的去除效果由图4可见原水2.3MBR对污水色度的去除效果由图6可见MBR系统中的氨氮值变化也较大最低时低于40mgL,而高时可以达对污水中色度的去除效果较为明显虽然污水中的色度变化10mg/L以上,氨氮这种较大的波动给系统的处理带来很大较大,且最大值也较大,相应提高了污水的处理难度,但系统的难度当初期氨氮含量较低时,出水的氨氮相应也较低基对污水中的色度的处理相对理想,出水中的色度均低于30本都在10mg/L以下,这种处理效果还是比较理想的。但随如,去除率均在大于60%,且较多时候去除率在80%以上。着污水中的氨氮值相对增大时,出水的氨氮值也有了一个相可以说,MBR系统对污水色度的去除比较成功。应的增加使出水中的氨氮值保持了一个较高的值,大部分2.4MBR对污水浊度的去除效果由图7可见,MBR系统时间处在20mg/L左右,但也有部分值甚至在40mg/L以对浊度的去除效果非常明显,这主要是MBR膜在起作用。上这说明MBR系统对处理含氨氮波动较大(氨氮含量较膜生物反应器池内具有高浓度的悬浮物,如果不经处理,出大)的污水中的氨氮效果不是十分理想水的浊度会非常高,一般设置二沉池使混合液中的活性污泥由图5也可以看出,系统对氨氮的去除率也不是很稳及其他杂质沉淀后再排出,但系统不设二沉池,系统反应器定呈现一定的波动性。在高氨氮(50~114mg/L)条件下运池内混合液经MBR膜过滤后,活性污泥及其他悬浮物质被行时,MBR对氨氮的去除率大多数情况下低于60%,并且非截留在池体内,一方面阻止了活性污泥的流失使膜生物反常不稳定远低于低氨氮含量的城市综合污水的氨氮去除率应器池体内保持较高的MISS值,一方面保证了出水的浊度(>90%)。张西旺等也发现了这一现象。这个去除率对原水的浊度波动也较大但大部分的时间处于较高水平。经高氨氮污水的处理是不甚理想的。系统对氨氮的去除起MBR膜过滤后,出水的浊度一般为零即系统对浊度的去除主要作用的依然是反应器中的活性污泥微生物,去除率一般率达10%,使出水的浊度一直保持在较低的水平在浊度的38卷16期高志永等MBR技术处理生活污水中试研究3复合淹没式膜生物反应器对污水中氨氮的去除效果为了提高高氨氮条件下系统对氨氮的去除率笔者在传读率8统MBR工艺中增加了生物固定化载体,使污水处理的机理和效能都大为改观。在这种系统中,微生物生存的基础环境B冒6由原来的纯好氧状态转变为2种状态的混合,一种为混合液的纯好氧状态,另一种为在生物载体中存在的由外到内的Do梯度形成好氧、缺氧、厌氧状态,这种转变为微生物创造了更丰富的存在形式,形成了一个更复杂的复合式生态系统。载体表面及内部吸附的生物污泥与液相中的悬浮污泥运行时间 Ruming time d d共同发挥作用,各自发挥自己的降解优势。大量吸附生长在生物填料上的生物污泥使载体中的活性生物量大大增加实图6MBR对污水中色度的去除效果测值为22548mg/L,在提高系统抗冲击负荷能力的同时,使Fig.6 The removal effect of MBR to chroma in sewege去除方面,系统具有较高的稳定性和可靠性,进而大大提高系统具有很强的脱氮能力。由图9可见,加入生物载体后的了出水水质。复合淹没式膜生物反应器对污水中氨氮的去除效果得到大大提高除去前5d,后面的出水中氨氮值基本维持在10原水 Raw water出水Elutmg/L以下。加入生物载体后的系统对污水中的氨氮去除率亠去除率 Reoval rate见图10。由图10可知,系统对氨氮的去除率基本在70%以60r1100上,最高达%5%以上。12水Ra水 Effluent121416运行时间 Runing tune』d人人时图7MBR对污水中浊度的去除效果运行时间 Ruming time』dFig. 7 The removal effect o MBR to SS25MBR反应器内混合液中活性污泥的变化情况由图8图9复合淹没式膜生物反应器对污水中氨氯的去除效果可见,MBR反应器池内活性污泥运行初始浓度为2836Fg.9 The removal effect of submerged hybrid membrane bioremg/L,运行初期反应器内活性污泥量有微小下降随系统的ctor to NH, H in sewage运行,MLSS值趋于稳定,系统运行到后期,MBR反应池内的生物降解 Biodegradation活性污泥量与初期相比有明显的增加。即从系统整个运行过程来看,活性污泥在总体上还是呈增长趋势的。但从图8可以看出,反应器内的活性污泥并不是每天都在增长,而是有所波动,有时连续增长,也有时与前一天相比有所下降。也就是说,MBR反应器内的活性污泥量随着系统的运行而增长,但不是连续的,而是存在波动的,但总体上是呈上升趋势的。。价运行时间 Ruming timm』d图10复合淹没式膜生物反应器对污水中氨氯去除率Fig 10 Tbe removal rate of suh八八actor to NH,- H in sev生物固定化载体中吸储的活性污泥混合液对降低高氨氮起到了重要的作用,其不但MLS5高达22548mg/L,而且处于好氧一缺氧环境有利于氨氮去除率的提高4结论与建议运行时间 Rumine tim"dMBR系统对污水的处理效果是明显的,对污水中的COD、色度、浊度等水质指标都有较好的去除效果,这几项的图8MSs值变化情况Fig 8 The change situation of MLsS出水水质指标均可以达到国家中水回用的水质要求,但单纯下转第8679页38卷16期牟雪姣等玉米蛋白水解物合锌的工艺研究86793结论与讨论(1)该研究表明、pH值是影响螯合反应的最主要因素,三一螯合物得率 Yield of chelated prodcts最佳螯合工艺条件为:玉米蛋白水解物的制备方法木瓜一鳌合率 Related ratio酶结合中性蛋白酶法pH值8.0,玉米蛋白水解物与锌质量比为3:1,此条件下鳌合物得率和整合率分别为77.8%和97.7%;该试验制备的螯合物是一种不同于玉米蛋白水解物和锌的新物质。由于时间有限,对于整合物的理化性质、结构及其生物活性测定等还有待于进一步研究。玉米蛋白水解物与锌质量比(2)影响螯合反应的因素较多除了该试验的3个因素外,锌盐的种类、鳌合反应时间整合反应温度及肽或氨基酸田3玉米蛋白水解物与锌质量比对鳌合反应的彩响的浓度等也对螯合反应有一定影响考虑到试验条件的限Fig 3 Efects of mass ratio of com protein hydrolysate to制,在查阅相关文献的基础上最终选取了玉米蛋白水解物的on the chelation reaction制备方法玉米蛋白水解物与锌质量比、pH值3个最主要的表3正交试验结果影响因素优化螯合工艺条件。合物得率与鳌合率是2个Table 3 Results of the orthogonal test不同的概念,两者并无直接的关系,总的来说螯合物得率大大平因素t合物得率/%时,也会有较高的螯合率但鳌合率大时整合物得率不一定Yield of chelatedbelated ratio大。鳌合物形成的机制尚不很清楚推测是玉米蛋白水解物11-11取出如5中氨基酸或肽上的一些基团与锌离子发生螯合反应形成配位键,从而生成了螯合物。22727(3)玉米蛋白水解物是各种肽和氨基酸的混合物,它们都能与锌离子发生鳌合反应形成氨基酸锌或小肽的锌鳌合85.2物。该物质性质稳定,在肠道中不受植酸等因素的影响,并322.3能以氨基酸和小肽的吸收模式,因此能大大提高锌的利用49.932.660.5率,且在补锌的同时又能补充人体必需的氨基酸,一种较理整合物得率k25.870.145.0想的食品营养强化剂,值得进一步研究开发。k349.148145.4参考文献R2.737.515.5整合率80339.381[]董慧氨基酸合饿吸收转运特点和晓响因素的研究[D]哈尔滨东北农业大学,2001:20k370.987.072.8[2] WORST D J, OTTO B R, de GRAFF J Iron repressible outer membraneproteins o Helicobacter pylori involved in heme uptake[ J]. Infect Im-ne,19%5,63:4161-416溶液用茚三酮试剂检测溶液颜色未发生改变;加入过量的(3]邓尚贵,柴,粼小明低值鱼蛋白多肽一铁(D整合物的酶解制备及其抗氧化抗菌活性研究[J湛海洋大学学报,200,26(4)4-38硫化钠后得到的黄色滤液用茚三酮试剂检测溶液变为紫4]晓慧,韩友文钟吸收代谢研究进展[J].中国料2014(1)2红色即原样品溶液中没有游离的氨基酸或小肽,加人过量[5]尹德新型微量元素制复合羅白锌的基础研究与临床应用的硫化钠生成ZnS沉淀后,有游离的氨基酸或小肽。这说明[J].广东微量元素科学197,4(7):59-6待测物质是玉米蛋白水解物和锌离子形成的一种特殊物质[6]翟瑞文李雁群,余世望用玉米渣生的玉米蛋白肽饮料[门.食品科学,1997,18(9):31-33.该物质即是玉米蛋白水解物与锌的螯合物。[7]吴茹怡,曾里,曾凡骏复合氨基酸盤合物鉴定方祛的研究[J食品科技200(3):104-107(上接第8633页)境科技,2006,19(1):36-29的MBR系统对污水的高氨氮含量的去除效果不是很理想[3]彭莲刘忠洲膜生物反应器在废水处理中的应用J]水处理技术这是此系统的局限性,可以考虑结合其他的处理单元,如增[4】刘锐黄幔.一体式膜生物反应器处理洗浴污水[]中国给水排水,加厌氧区,来提高系统对高氨氮的去除003,7(1)5-8.[5]张严,金奇庭一体式MBR处理高氨氮小区生活污水中试研究[门]参考文献环境程,203,2(1):23-26[]顾国维,何义亮膜生物反应器—在污水处理中的研究和应用M[6]白阳邢国平徐斌等复合MBR处理洗浴废水并回用[]中国给比京:化学」业出版社,a002.水排水2004,30(9):90-92]唐丽袁爱华陈J春膜生物反应器在废水处理中的应瓶江苏环