C－MBR運行對膜污染影響的研究范文

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《工業安全與環保雜志》2015年第十期

隨著污水處理工藝的發展，MBR工藝克服了傳統污水處理工藝存在的占地面積大、出水水質差等缺點，但膜污染問題一直是MBR工藝發展和推廣的瓶頸。因此，控制和減緩膜污染的研究具有重大意義。華文強、車津程等人在研究C－MBR工藝處理校園污水中觀察到膜污染嚴重影響膜通量。本次實驗研究C－MBR工藝處理校園污水過程中，其運行條件對膜污染的影響。

1材料與方法

1．1實驗裝置C－MBR工藝主反應器由反應槽與清水槽組成，反應槽長105cm、寬20cm、高50cm，有效容積79．8L;清水槽長20cm、寬10cm、高50cm，有效容積8L。過濾泵和進水泵為蘭格BT100－2J+YZ1515X蠕動泵。反應槽橫向豎直安置一片陶瓷平板膜，膜片材質為Al2O3，面積為0．5m2/片，膜片設計通量為1m3/(m2•d)，膜孔徑為0．1μm。反應槽底端設穿孔曝氣管和砂石曝氣條，穿孔曝氣管安置在膜片正下方，如圖1所示。校園污水通過進水泵送入C－MBR反應槽，與微生物充分反應后，在過濾泵抽吸作用下陶瓷膜將泥水分離，清水由過濾泵送入清水槽。

1．2實驗運行條件本實驗研究C－MBR在好氧環境和厭氧/好氧交替環境運行下陶瓷平板膜污染情況。其中好氧運行條件通過控制砂石曝氣條的風量來實現，使反應器內DO約為2．0mg/L;厭氧/好氧交替運行條件通過控制砂石曝氣條間斷性曝氣來實現，曝氣階段反應器內DO約為2．0mg/L，時間為60min，停止曝氣階段反應器內DO小于0．03mg/L，時間為30min。整個實驗階段穿孔曝氣管一直曝氣。其作用是:①沖洗膜;②攪動活性污泥和進水，使其充分混合。過濾泵轉速固定在50r/min，過濾時間與反沖洗時間分別為480s和80s。

1．3實驗進水來源和水質本實驗以桂林理工大學雁山校區校園生活污水作為進水，其水質如表1所示。

1．4分析方法DO采用便攜式JENCOMODEL6010溶解氧儀測定;pH在線采用TengineTPH20AC測定。胞外聚合物(EPS):取定量污泥混合液于4000r/min低速離心5min，棄去上清液，用蒸餾水補足，在80℃下熱提30min后，于5000r/min低速離心15min，取上清液經0．45m的醋酸纖維微濾膜抽濾，濾液即為EPS，EPS的量以TOC表征［3］。溶解性微生物產物(SMP):取定量污泥混合液，用濾紙快速過濾，再將濾過液用0．45nm的醋酸纖維微濾膜抽濾，濾液即為SMP，SMP的量以TOC表征。

2結果與討論

2．1反應器在好氧和厭氧/好氧交替運行環境下對EPS的影響C－MBR反應器分別在好氧環境下和厭氧/好氧交替環境運行時，反應器內EPS的變化情況如圖2所示。由圖2可知，EPS濃度隨著反應器運行時間延長不斷增加。C－MBR反應器在好氧環境下運行時，反應器內EPS質量濃度由26．51mg/g逐漸增至48．70mg/g;反應器在厭氧/好氧交替環境下運行時，EPS質量濃度由16．96mg/g逐漸增至43．04mg/g。這是因為隨著反應時間的延長，微生物逐漸適應污水，從而活性增強產出更多EPS。厭氧/好氧交替環境下反應器內平均EPS32．43mg/g比好氧環境下的40．33mg/g低。這是因為微生物在厭氧/好氧環境交替運行條件下，反應器內好氧菌和厭氧菌活性都交替受到抑制，使微生物產生EPS降低。

2．2反應器在好氧和厭氧/好氧交替運行環境下對SMP的影響反應器在好氧環境和厭氧/好氧交替環境下運行時，反應器內SMP的變化情況圖3所示。由圖3可知，SMP隨著反應器運行時間的延長先升后降。反應器在好氧環境下運行時，反應器內SMP質量濃度由10．65mg/L逐漸增至16．02mg/L，之后又下降為14．41mg/L;在厭氧/好氧交替環境下運行時，SMP質量濃度由7．43mg/L逐漸增至11．43mg/L，之后下降為10．12mg/L。這是因為隨著反應器運行時間的延長，微生物的代謝活動不斷產生SMP和陶瓷平板膜高效截留的作用下，SMP不斷累積增加，后期由于膜通量的急劇下降，HRT延長，導致反應器內有機物等營養物不夠，微生物消耗一部分SMP，使后期SMP開始呈下降趨勢。厭氧/好氧交替環境下反應器內平均SMP13．87mg/L比好氧環境下的8．54mg/L低。這是因為厭氧/好氧交替環境下的好氧菌和厭氧菌活性都交替受到抑制，其代謝活動比好氧環境下的好氧微生物代謝慢，所以產生的SMP更低。

2．3反應器在好氧和厭氧/好氧交替運行環境下MLVSS變化情況反應器在好氧環境和厭氧/好氧交替環境下運行時，MLVSS的變化情況如圖4所示。由圖4可知，厭氧/好氧交替環境下反應器內平均MLVSS為1474．78mg/L比好氧環境下的2719．22mg/L低。這是因為隨著反應器運行時間的延長，好氧環境下的微生物逐漸適應污水后，活性增加并大量繁殖生長;而厭氧/好氧交替環境下的好氧菌和厭氧菌活性交替受到抑制，繁殖生長速度緩慢。好氧環境下反應器內MLVSS先升后降，這是因為前期膜通量降低緩慢，而微生物適應了污水并開始大量繁殖生長，隨著膜通量下降導致進水量下降，反應器內的營養物不足，微生物開始自溶，使MLVSS下降。

2．4反應器在好氧和厭氧/好氧交替運行環境下膜通量的變化情況反應器在好氧環境和厭氧/好氧交替環境下運行時，膜通量的變化情況如圖5所示。圖5膜通量對比情況由圖5可知，膜通量隨著反應器運行時間的延長先緩慢下降后急劇下降。反應器在好氧環境下運行時，膜通量由第1d151．58mL/min平緩地下降至第14d127．43mL/min，之后開始急劇下降至第20d68．00mL/min;在厭氧/好氧交替環境下運行時，膜通量由第1d147．16mL/min平緩地下降至第20d130．00mL/min，之后開始急劇下降至第24d66．00mL/min。分析其原因為:C－MBR反應器在運行時，在過濾泵的抽吸作用下一部分EPS、SMP、微粒在經過膜孔時吸附在膜孔內，造成膜孔徑變小及膜孔堵塞，而較大的膠體、微生物絮體、EPS、SMP不能穿過陶瓷膜，沉積在膜表面逐漸形成一層極薄的沉積層，這是濾餅層形成初期，對膜通量影響不大，隨著反應器運行時間的延長，沉積在膜表面的EPS和一些具有黏性的物質不斷黏附混合液中的膠體、微生物，逐漸形成一層質密的濾餅層，濾餅層的形成嚴重影響膜通量，導致后期膜通量的急劇下降。膜通量在厭氧/好氧交替環境比在好氧環境下降明顯緩慢。這是因為厭氧/好氧交替環境下反應器內的EPS、SMP和MLVSS均比好氧環境下低，而這些指標對膜污染具有很大的貢獻。因此，C－MBR在厭氧/好氧交替環境下運行可以明顯緩解膜污染。

3結語

C－MBR在厭氧/好氧交替環境下運行時，反應器內EPS、SM和MLVSS均比在好氧環境運行下低，膜通量下降也明顯緩慢。C－MBR在厭氧/好氧交替環境下運行，不僅可以減緩膜污染，減少單位時間內膜清洗次數，直接降低C－MBR運行成本，而且曝氣量減少可以降低處理單位污水的能耗。

作者：畢海舟 王敦球 葉曄 華文強 張紅偉 張文杰 單位：桂林理工大學環境科學與工程學院 環境保護部水專項管理辦公室