膜生物反应器处理印染废水

印 染(2011 No．10) 膜生物反应器处理印染废水 于 翔，郭雅妮，同 帜，仝攀瑞 (西安工程大学 环境与化学工程学院，陕西 西安 710048) 摘 要：采用膜生物反应器处理印染废水，探讨膜产水量与抽吸压力的关系，膜的安装方式对减缓膜污染的 影响，以及在中试运行过程中所存在的问题； 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 该系统的可靠性、连续性和稳定性。试验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，用膜生 物反应器法处理印染废水是可行的，出水满足 DB 61—234--2006地方一级排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 关键词 ：染整；废水处理；膜生物反应器 中图分类号：TS 199 文献标识码：B 文章编号：1000—4017I201l110-0035-03 W astewater treatment with membrane bioreactor YU Xiang，GUO Ya—ni，TONG Zhi，TONG Pan—rui (舡 n Polytechnic Un&e~ity，Xi~tn 710048，China) Abstract：The membrane bioreactor is applied to dyeing and printing wastewater treatment．The relationship between mem brane flux and suction pressure．the effects of membrane installation on reducing membrane pollution and problems existed in pilot system are discussed．The reliability，continuity and stability of the system are analyzed．Experimental results show that， wastewater treatment with membrane bioreactor is feasible and the water can meet the effluent discharge standards of the Io- cal standard DB 61-234-- 2006． Key words：dyeing and finishing；wastewater treatment；membrane bioreactor 0 前言 印染废水对环境污染严重，处理难度大，随着国家 环保部门对污水综合治理力度的13益加大，众多印染 生产厂家都面临着污水排放的处理难题。 膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术与污水处 理中的生物处理技术相结合的一种新的污水处理技 术。该技术利用膜分离高效截留的作用，将微生物完 全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥 龄的分离，提高污泥浓度和抗冲击负荷能力。该工艺 具有工艺流程短、占地面积小、出水水质好、剩余污泥 产量低等优点 ¨]，目前大多用于中水回用及易生物降 解的高浓度有机废水处理。 本试验采用水解酸化 +好氧 MBR工艺，对某印染 厂废水进行中试试验，研究系统的运行参数和系统的 稳定性。 1 试验部分 1．1 工艺流程及说明 膜生物反应器处理印染废水中试装置规模为 5 ITI ／h，工艺流程如下： 收稿日期：2011—02—25 基金项目：陕西省教育厅重大产业化项目05．JK15 作者简介：于 翔(1976一)，男，陕西临潼人，工程师，主要从事水污染 控制的研究及教学工作。E—mail：yxyh．2000@yahoo．corn．cn。 印染废水一I调节池l—l水解酸化池I—lMBR反应池l一出水 中试试验在某印染厂污水处理站现场运行，废水 取 自该污水站格栅后，泵入水解酸化池，底部均匀布 水，顶部出水堰出水 自流人 MBR反应池，后用抽吸泵 (与变频器连接控制泵的转速)抽吸出水。经检测，出 水可直接达标排放。 1．2 中试工艺运行参数 试验正常运行时流量为200 L／h，水解酸化池停留 时间为14 h，容积负荷 Ⅳv取 3．5 kgCOD／m d，MBR 反应池停留时问为 8 h，膜组件选择 FP—A I型中空纤 维帘式膜 2片，单片膜过滤面积 12。5 m ，产水量为 125～150 L／块 ·h，工作压力为0．叭 一0．05 MPa。在 MBR反应池中增设填料，以降低反应器中的悬浮污泥 浓度，设计污泥质量浓度为8 L，实际运行中的污泥 质量浓度通常为4～6 g／L。 2 结果与讨论 2．1 膜污染分析 在膜生物反应器系统的运行过程中，膜污染是影 响膜通量的主要因素之一，膜污染物质的来源主要是 活性污泥混合液 J。污泥混合液的组成是变化的且非 常复杂，它包括微生物菌群及其代谢产物、待处理废水 中的有机大分子、小分子、溶解性物质和固体颗粒。 Choo K H等 4 研究了分置式厌氧膜生物反应器的运 行状况，发现膜外部污染是内部污染的30倍。无机污 35 印 染(2011 No．10) H，W， cdfn．C0111．cn 染物 MgNH PO ·6H20和微生物细菌一并沉积并吸 附在膜表面，形成黏附性很强、限制膜通量的凝胶层。 膜污染的阻力主要是泥饼层阻力，而且主要是由污泥 混合液中的细小胶体颗粒所造成的阻力。Elmaleh S 等 的研究也表明，膜污染主要是由于颗粒的沉积造 成的。而在膜的生物污染中，一个非常重要的因素是 生物细菌产生的胞外聚合物(EPS)，既在曝气池中积 累，也在膜上积累，从而引起混合液黏度和膜过滤阻力 的增加。 在水力清洗膜组件时发现，膜组件上黏附很多污 泥，这些吸附在膜丝表面(集中在膜丝两端)的污泥已 经结块，在膜丝与集水管焊接的地方有大量污泥存在， 吸附的污泥较密实，用手捏则较硬。分析原因，由于在 安装膜组件时两端集水管距离稍大，膜丝紧绷，在水气 的搅动下，膜丝摆动范围小，不能使附着在膜丝上的颗 粒物质和污泥脱落；曝气池中的污泥沉积在膜丝表面， 膜丝之间因吸附大量污泥相互粘结在一起，在曝气过 程中形成曝气盲区，渐渐积累形成。随着污泥附着量 的增加，膜组件的出水量降低，在相同膜出水量的情况 下，抽吸压力升高，产生膜污染。这些情况表明，在膜 污染前期主要是由于颗粒物附着在膜丝表面，增加了 膜过滤阻力，致使抽吸压力升高所造成的膜污染。在 设备运行前期，膜污染的周期为 22 d，在设备运行后 期，膜污染的周期缩短为20～21 d。 2．2 膜组件安装方式对膜污染的影响 在运行过程中，分别考察了两种不同的膜组件安 装方式在一个污染周期(满足设计出水量的条件下，膜 组件的运行压力上升到安全运行压力所需的时间)内 的运行情况。 膜组件竖直放置时，膜的产水量在运行前期(一个 污染周期内)比较稳定，在满足恒流出水的情况下膜的 运行压力升高到0．015 MPa后，抽吸压力变化很快；压 力升高到0．03 MPa后，在压力稳定的条件下，膜的产 水量迅速下降，如图l所示。第 17 d后的数据为1 h 内的变化情况。 2 一 ＼ 删 * 甜 Q_ = ＼ 出 时间／d 图1 膜组件竖直放置时产水量与压力关系 当膜组件倾斜放置时，在产水量基本稳定的情况 下，膜的抽吸压力在开始几天变化比较平稳，当压力上 升至0．015 MPa后，膜的抽吸压力升高较快，并且产水 量也在下降。只考察膜的抽吸压力在0．02 MPa以下 的运行情况(运行压力太高可使膜组件损坏，加速膜污 染)，如图2所示。 2 一 ＼ 畦田札 * m o_ ＼ F寸阎／d 图2 膜组件倾斜放置时产水量与压力关系 由图 1和图2可以看出，倾斜放置时膜污染的速 度比竖直放置时的慢；竖直放置时膜的运行压力在第 15 d就达到了0．015 MPa，而倾斜放置时在第20 d才 达到该压力。这是因为倾斜放置时膜丝的紊动比较 好，在水、气的搅动下易于使黏附在膜丝表面的污泥脱 落，减轻膜污染。 分析膜组件清洗前后的出水流量及压力变化后发 现，此次膜污染主要是由于膜表面沉积的污泥引起，膜 组件清洗完后，膜在压力很小的情况下产水量大，如图 3所示。 ∞ ＼ 出 清涝次数／次 图3 膜组件清洗前后压力变化 图3为膜产水量为200 L／h时清洗前后的膜运行 压力。从图3可以看出，在这一阶段膜污染主要是因 为膜丝表面的污泥附着导致，膜组件清洗后，膜运行压 力很低。这种在物理条件下即可恢复膜产水量的膜污 染是可逆的膜污染。 2．3 膜产水量与抽吸压力 为了保证设备的正常连续运行，设备出水选择恒 流过滤，即在压力变化的情况下，稳定出水量。这在工 业化全自动生产中通过电磁流量计是可以实现的，在 本设计中，考虑到设备成本的问题，未设计自动化控制 系统，而是通过调节出水阀门和改变变频器的频率以 满足恒流出水。 印 染(2011 No．10) 2．4 污泥质量浓度与出水 COD的关系 反应器设计的污泥质量浓度为8 g／L，在 MBR反 应器中增设填料，目的是在维持总污泥浓度不变的情 况下，降低反应器中的悬浮污泥浓度，减缓膜污染。系 统所监测的污泥浓度为悬浮污泥浓度，则总的污泥浓 度比实际监测的大 1．5—2．0倍。从整个运行状况来 看，在污泥质量浓度 4～6 g／L情况下，设备的出水基 本在80 mg／L以下(如图4所示)，满足设计要求。 3 ＼ 蜓 i 3 ＼ 袋 础咖 * 丑 时间／d 图4 污泥浓度与出水浓度关系 2．5 系统运行中的异常情况分析 系统运行中的异常情况主要表现在水解酸化池的 污泥上浮，MBR反应器中污泥性能变坏，沉降性能差， 溶解氧(DO)降低，甚至不能检出。引起水解酸化池中 污泥上浮的原因是水解酸化池驯化时所选用的污泥为 兼性污泥，在设备长期运行过程中，由于水解酸化池运 行条件控制在厌氧的水解酸化阶段，大量不适的微生 物的脱落引起污泥沉积。随着时间的延长 ，这些污泥 在厌氧状况下产生沼气(主要是甲烷和二氧化碳)，沼 气附着在污泥颗粒上，带动沉积的污泥上浮而引起的。 设备运行前期，生产过程中排放的废水水质突然 变化，水解酸化池的进水 COD为 1 566 mg／L，出水 COD为1 022 mg／L，水质的恶化引起 MBR反应池中泡 沫增多，沉淀性能变差，出水 COD为 150 mg／L。这是 由于废水中含有大量的还原性化学染料，造成 MBR反 应池中的DO(溶解氧)值很低，为0．83 mg／L(上午测 量)，下午的DO未检出，MBR反应池中污泥沉淀性能 差，5 (曝气池混合液在量简静止沉降30 min后污泥 所占的体积百分比)监测为90％。这种状况在设备运 行过程中，每个月出现一次，每次持续一天，可能与生 产车间的染料品种有关，也可能与生产工艺和生产情 况有关。该废水引起正常运行的该厂污水处理站的氧 化池中的DO(溶解氧)值也不能检出，氧化池中的泡 沫增加，出水水质恶化。采取停止进水和进行闷曝气 (36 h)的方法进行恢复。 在设备运行后期，由于系统运行比较稳定，耐冲击 负荷加强，在水质变化的情况下，对系统的冲击影响不 是很大。 2．6 运行结果分析 膜生物反应器中试设备安装调试完成后，连续运 行3个月，在满足 日处理量为 5 m ／d的情况下，出水 能够满足设计要求，在最佳运行条件下出水 COD 能 基本保持在80 mg·L。以下。如图5所示，COD去除 率为95％左右；进水色度为 l6—256倍，出水为2～l6 倍，色度去除率较高；SS和浊度接近于0，pH值为7— 8．5。出水的 COD SS、色度、浊度及 pH值等指标符 合 DB 61—234--2006((渭河水系(陕西段)污水综合排 放标准》一级标准。 3 500 3000 占 2 500 2 000 蒜15oo 《 1 000 营 500 十 进水CODt~量浓度 出水GOD质量浓度 去除率 90 80 70 笾 "Hi 6O 50 3 结论 膜生物反应器中试设备在某印染厂实地运行 3个 月，系统运行稳定，出水满足设计要求。 (1)在运行前期 ，膜污染主要由污泥沉积所引起， 经过水力清洗可恢复。 (2)膜组件倾斜放置可延长膜污染的周期，竖直 放置时为 15 d，倾斜放置时为20 d。 (3)在曝气池中设置填料，满足设计处理能力的 条件下，可降低悬浮污泥浓度。 (4)膜生物反应器在稳定运行时，耐冲击负荷强， 这也是膜生物反应器处理印染废水的优势之一。∞ 参考文献： [1] 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]． 北京：化学工业出版社，2oo2． [2] 黄霞，桂萍，范晓军，等．膜生物反应器废水处理工艺的研究进展 [J]．环境科学研究，1998，1l(1)：42-46． [3] 高钦．膜生物反应器中的膜污染研究综述[J]．山西建筑，2009，35 (19)：179-180． [4] Choo K H，Lee C H．Membrane fouling mechanisms in the memhmne． coupled anaerobic bioreactor[J]．Wat．Res．，1996，30(8)：1 771． 1 780． [5] Elmaleh S，Abdelmoumni I．Experimental test to evaluate performance of an anaerobic reactor provided with all external membmne unitf J]． Wat．Sci．Tech．，1998，38(8-9)：385092． 37