高盐废水MBR水处理工艺

北极星环保网讯:膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)是一种由膜技术代替传统活性污泥处理法中的沉降环节从而完成固液分离的新型高效废水处理工艺。同时具有出水水质好、污泥产量低、运行维护简单和占地面积小等不同于传统处理系统的特性。

高效降解分离的特点使得MBR在得到越来越多研究者青睐的同时MBR系统普遍存在的能耗高、膜易堵塞且使用寿命短等缺点却极大的影响并制约了其在实际废水处理中的进一步推广和应用。追本溯源,进水中的污染成分及其与膜接触时发生了一系列物化作用,随系统的运行,膜渗透通量逐渐下降且过膜压力提高,膜污染由此形成。

在诸多影响膜污染的因素中,由微生物细胞和微生物代谢产物构成的污泥混合液的性质对膜污染的形成有很大关系。诸多研究表明,在MBR处理废水的过程中,微生物降解基质和内源呼吸过程中产生的溶解性微生物产物(solublemicrobialproduct,SMP)会被膜截留且逐渐积累,因此,对以SMP为代表的微生物产物的特性解析成为研究膜污染问题的重中之重。

盐度高于1%的废水被定义为含盐废水,含盐废水的处理通常分为物理化学法及生物法,相较于前者,生物法更经济有效。随着MBR工艺的迅速发展,除了将其应用于处理市政废水,也被用来处理高盐废水。研究表明,盐度在0.9~1.3g˙L-1之间的废水经膜处理后化学需氧量(COD)可被去除90%,氨氮的去除率则达到95%。

然而,高盐废水可能会抑制微生物活性并改变其表面电荷、疏水性、滤过性和絮凝性等,进而影响活性污泥的理化性质。PENDASHTEH等[18]发现,在水力停留时间(HRT)为48h总可溶颗粒物(TDS)为35.0g˙L-1时,序批式膜生物反应器对COD负荷量为1.12kgCOD˙(m3˙d)-1的高盐废水的COD去除率为86.2%。

目前,诸多研究都对MBR处理含盐废水的情况做了较为有意义的阐述,但对MBR处理高盐废水造成的膜污染及污染物特性的解析等问题的探讨仍显不足。

本实验将生物接触氧化法(biologicalcontactoxidationreactor,BCOR)与MBR结合,并设置对照组,利用生物接触氧化池内填料比表面积较大特点,使微生物尽量多的附着在填料表面,形成生物膜,在有氧条件下,污水与填料表面的微生物充分接触,而生物膜内层供氧不足甚至处于厌氧状态,这样在生物膜中形成了由厌氧菌、兼性菌和好氧菌构成的生物群落,丰富的微生物群落可以进行较完整的硝化反硝化作用,能够弥补好氧体系脱氮除磷不完全的缺陷。

三维荧光光谱(three-dimensionalexcitationemissionmatrixfluorescencespectroscopy,3DEEM)技术在特定波长下的激发光照射分子可以发出特征发射光,获取激发波长(λex)和发射波长(λem)同时变化时的荧光强度信息,并能够识别和表征复杂有机物的物质组成与特征,本实验将BCOR与MBR两工艺耦合处理含盐废水,与BCOR联合的MBR中污泥混合液的SMP特性必然会发生变化,SMP特性的变化会引起MBR膜污染情况的变化,利用三维荧光光谱对MBR上清液SMP及出水的特性进行表征,从而研究在处理不同盐度污水过程中与BCOR联合的MBR内微生物产物特性,解析BCOR与MBR联合系统膜污染变化的原因,为膜污染控制提供新思路。

1材料与方法

1.1实验装置及运行参数

实验装置如图1所示,以两套结构组成、大小及运行条件完全相同的一体式MBR(分别记为MBR-1与MBR-2)为含盐废水处理的主体工艺。一套为不与BCOR工艺相连的传统MBR-1,作为对照系统;一套为BCOR与MBR-2联合的BCOR-MBR反应器。两个MBR有效容积均为11L,内置大小为30cm×25cm×5cm的膜组件,膜孔径为0.03μm,膜面积为0.2m2。

实验所用活性污泥来自威海市第三污水处理厂的二沉池回流污泥,所用废水为模拟含盐废水,通过添加海水调整含盐量为0、3、9、18和30g˙L-1,主要成分为可溶性淀粉、NH4Cl、KH2PO4、K2HPO4以及NaHCO3。反应器都在常温条件下运行,pH值为6.5~7.5,污泥停留时间(SRT)保持在220d左右,水力停留时间(HRT)设置在8h。

各个反应器底部设2组微孔曝气器,在运行期间进行连续曝气。膜生物反应器中液面由液位继电器保持恒定,其内污泥混合液在蠕动泵的抽吸作用下经膜过滤出水,蠕动泵由时间继电器控制并采用8min开、2min停的间歇运行方式。通过真空压力表反映膜组件污染情况,当膜过滤压差达到30KPa时,将膜组件取出清洗。

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