MBR污水處理工藝研究

第28卷第4期延安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.28 No.4_2009年12 月Journal of Yanan University ( Natural Science Edition )Dec. 2009MBR污水處理工藝研究周亞琴(延長(cháng)油田股份有限公司青化砭采油廠(chǎng),陜西延安716003 )摘要:生物膜污水處理工藝是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型油田污水處理技術(shù),是高效膜分離技術(shù)和傳統活性污泥法結合的系統。本文介紹了生物膜污水處理工藝的物點(diǎn)種類(lèi)特點(diǎn)及設計方法,對該技術(shù)在國內外研究進(jìn)展及應用現狀進(jìn)行了綜述，并分析了該技術(shù)存在的問(wèn)題,提出了相應的改進(jìn)關(guān)鍵詞:微生物;膜;污水;水處理應用中圖分類(lèi)號:TE991.2文獻標識碼:A文章編號:1004 602X(2009)04 0083-04應器的研發(fā)又被列為“863”重大科技項目,推進(jìn)膜1 MBR 技術(shù)的國內外發(fā)展生物反應器在污水處理及回用中的應用。劉銳等在1.1 國外發(fā)展研究現狀研究膜生物反應器與傳統活性污泥工藝進(jìn)行比較后膜生物反應器( membrane bioreactor , MBR)是高發(fā)現,在運行條件-致的情況下,膜生物反應器有更效膜分離技術(shù)和傳統活性污泥法的結合,幾乎能將強的去除能力。陳衛文等研究膜生物反應器對各分所有的微生物截留在生物反應器中.這使反應器中子質(zhì)量區間內有機物的去除規律發(fā)現,物理截留作的生物污泥濃度提高,理論上污泥泥齡可以無(wú)限長(cháng),用可完全截留粒徑>0.22 μm的有機物,而活性污使出水的有機污染物含量降到最低,能有效地去除泥的降解作用以及膜表面濾餅層和凝膠層的共同作氨氮,對難降解的工業(yè)廢水也非常有效。與傳統生用可去除大部分0.22 μm以下的有機物。張西旺物處理工藝相比具有出水水質(zhì)好,占地面積少,設備等在研究- -體式膜生物反應器處理高氨氮小區生活集中,模塊化,并且具有升級改造的潛力,是- -項很污水的中試實(shí)驗中發(fā)現，通過(guò)增設泥水回流和缺氧有發(fā)展前景的工藝。1969年,美國的Smith 首次報區可將氨氮去除率從60%提高到95%以上。周建道了美國Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超濾工仁等在研究膜生物反應器處理高濃度生活污水的實(shí)藝結合處理城市污水的方法。1970 年,美國的驗中發(fā)現，在進(jìn)水COD為1250~ 13500 mg/L時(shí),去Dor- -Oliver 公司和日本的SankiEngineering有限責除率可高達94. 1% ~95. 6% , BOD5的去除率可達任公司達成協(xié)議,使得該工藝進(jìn)入日本市場(chǎng)。目前.98%以上。同時(shí),國內的學(xué)者也開(kāi)始研究膜生物反在世界范圍內,實(shí)際應用的MBR系統已經(jīng)超過(guò)500應器中運行參數的數學(xué)模型,主要為最佳水力停留套,同時(shí)許多工程在計劃或者建設中。MBR 在日本時(shí)間、最佳排泥時(shí)間以及最佳反沖洗周期,并通過(guò)實(shí)的商業(yè)應用發(fā)展的很快，世界上約有66%的工程在驗得到驗證。日本,其余的MBR工程主要在北美和歐洲。2 MBR工作機理及形式1.2 國內發(fā)展研究現狀我國對膜生物反應器污水處理技術(shù)的研究較2.1機理晚,但發(fā)展迅速,近年來(lái),MBR工藝已有實(shí)際應用實(shí)膜生物反應器主要由池體、膜組件鼓風(fēng)曝氣系例,并保持著(zhù)良好的發(fā)展勢頭。2002 年,膜生物反統泵乃管道閥門(mén)心韋篁細成壇水中的有機物經(jīng)過(guò)中國煤化工收稿日期:2009 -06 -20YHCNMHG作者簡(jiǎn)介:周亞琴(1976- -) ,男,陜西子長(cháng)人,延長(cháng)油田股份有限公司采油工程師。84生物反應器內微生物的降解作用,使水質(zhì)得到凈化，操作管理容易,易于膜的清洗、更換。但一般條件下而膜的作用主要是將活性污泥與大分子有機物及細為減少污染物在膜表面的沉積,由循環(huán)泵提供的水菌等截留于反應器內,使出水水質(zhì)達到回用水水質(zhì)流流速都很高,動(dòng)力消耗較高。要求，同時(shí)保持反應器內有較高的污泥濃度,加速生-體式是將膜組件置于生物反應器中,通過(guò)真化反應的進(jìn)行?？毡贸槲?得到過(guò)濾液。一體式的最大特點(diǎn)是運行2.2形式費用低,但在運行穩定性、操作管理方面和膜的清洗根據膜材料的不同,膜主要分為有機膜、無(wú)機膜更換.上不如分置式。兩大類(lèi)。有機膜價(jià)格較便宜,但易污損;無(wú)機膜能在3 MBR處理工藝特點(diǎn)惡劣的環(huán)境下工作,使用壽命長(cháng),但價(jià)格較貴。根據膜組件在MBR中所起作用的不同,可將3.1對污 染物的去除效率高M(jìn)BR分為分離MBR、無(wú)泡曝氣MBR和萃取MBR三MBR對懸浮固體( Ss)濃度和濁度有著(zhù)非常良種。分離MBR中的膜組件相當于傳統生物處理系好的去除效果。由于膜組件的膜孔徑非常小(0.01統中的二沉池,MBR由于高的截流率,并將濃縮液~1μm),可將生物反應器內全部的懸浮物和污泥都回流到生物反應池內,使生物反應器具有很高的微截留下來(lái),其固液分離效果要遠遠好于二沉池,MBR生物濃度和很長(cháng)的污泥停留時(shí)間,因而使MBR具有對ss的去除率在99%以上,甚至達到100%;濁度的很高的出水水質(zhì);無(wú)泡曝氣MBR采用透氣性膜對生去除率也在90%以上,出水濁度與自來(lái)水相近。物反應器無(wú)泡供氧,氧的利用率可達100% ,因不形由于膜組件的高效截留作用,將全部的活性污成氣泡，可避免水中某些揮發(fā)性的有機污染物揮發(fā)泥都截留在反應器內,使得反應器內的污泥濃度可到大氣中;用于提取污染物的萃取MBR是由內裝纖達到較高水平,最高可達40~50 g/L。這樣，就大大維束的硅管組成,這些纖維束的選擇性將工業(yè)廢水降低了生物反應器內的污泥負荷,提高了MBR對有中的有毒污染物傳遞到好氧生物相中而被微生物吸機物的去除效率,對生活污水COD的平均去除率在附降解。94%以上,BOD的平均去除率在96%以上。(同時(shí)，根據生物反應器和膜組件結合的方式不同,膜由于膜組件的分離作用,使得生物反應器中的水力生物反應器可分為分置式(圖1)和- -體式(圖2)。停留時(shí)間( HRT)和污泥停留時(shí)間(SRT)是完全分開(kāi)的，這樣就可以使生長(cháng)緩慢、世代時(shí)間較長(cháng)的微生物回流混合液(如硝化細菌)也能在反應器中生存下來(lái),保證了前處理F→生物反應器一0+組→出水MBR除具有高效降解有機物的作用外,還具有良好的硝化作用。研究表明,MBR在處理生活污水時(shí),循環(huán)泵I對氨氮的去除率平均在98%以上,出水氨氮濃度低圈1分置式 MBB裝置簡(jiǎn)圍于1mg/L。.此外,選擇合適孔徑的膜組件后,MBR對細菌和病毒也有著(zhù)較好的去除效果,這樣就可以省去傳統處理工藝中的消毒工藝,大大簡(jiǎn)化了工藝流程。另外,在DO濃度較低時(shí),在菌膠團內部存在缺氧或厭氧區,為反硝化創(chuàng )造了條件。僅采用好氧MBR工藝,雖然對TP的去除效率不高,但如果將其山電山中中中中中電電電市與厭氧進(jìn)行組合,則可大大提高TP的去除率。研究表明,采用A/0復合式MBR工藝,對TP的去除Tiftf Tfittt率可達70%以上。圖2體式MBB流程簡(jiǎn)圖中國煤化工傳統的處理工藝分置式是指膜組件與生物反應器分開(kāi)設置,壓(格MYHCNMH G也+二沉池+消毒力驅動(dòng)靠加壓泵。分置式的特點(diǎn)是運行穩定可靠,池)流程較長(cháng),占地面積大,而出水水質(zhì)又不能保第4期MBR污水處理工藝研究85證。而MBR工藝(篩網(wǎng)過(guò)濾+MBR)則因流程短、A=Q/F(2)占地面積小處理水量靈活等特點(diǎn),而呈現出明顯優(yōu)已知膜組件制造廠(chǎng)家給定的基本參數,可容易勢。MBR的出水量根據實(shí)際情況,只需增減膜組件地計算出所需的膜組件數:的片數就可完成產(chǎn)水量調整,非常簡(jiǎn)單.方便。N=A/Ao(3)對于傳統的活性污泥法工藝中出現的污泥膨脹式中A-膜組件的有效面積,現象, MBR由于不用二沉池進(jìn)行固液分離,可以輕A。一單個(gè)膜組件的有效面積。松解決。這樣,就大大減輕了管理操作的復雜程度,A數=Nxn Xn XπX (d/2)2使優(yōu)質(zhì)!穩定的出水成為可能。在運行過(guò)程中涉及反洗等操作,因此必須綜合同時(shí),MBR工藝非常易于實(shí)現自動(dòng)控制,提高考慮水的利用率以及元件的停歇時(shí)間。了污水處理的自動(dòng)化水平。4.3曝氣裝 置設計3.3解決了剩余污泥處置 難的問(wèn)題曝氣系統主要為膜生物反應池的微生物生長(cháng)代剩余污泥的處置問(wèn)題,是污水處理廠(chǎng)運行好壞謝提供氧氣生物作用需氧量中氧的主要作用有:的關(guān)鍵問(wèn)題之一MBR 工藝中，污泥負荷非常低,反①將-部分有機物氧化分解;應器內營(yíng)養物質(zhì)相對缺乏，微生物處在內源呼吸區，②對自身細胞的一部分物質(zhì)進(jìn)行自身氧化;污泥產(chǎn)率低,因而使得剩余污泥的產(chǎn)生量很少, SRT③對原水中的氨氮進(jìn)行氧化。得到延長(cháng),排除的剩余污泥濃度大,可不用進(jìn)行污泥代謝原水中有機物需氧量:濃縮,而直接進(jìn)行脫水,這就大大節省了污泥處理的其中:Q -進(jìn)水流量( m'/d);費用。有研究得出,在處理生活污水時(shí),MBR最佳y-產(chǎn)率系數(典型值=0.5);的排泥時(shí)間在35 d左右。f-進(jìn)水中不溶性所占的比例(典型值=0.8);4 MBR 工藝的設計Lo-進(jìn)水濃度( mg/L);該工藝最關(guān)鍵的技術(shù)在于微生物反應池與膜分Le -出水濃度( mg/L);離裝置。維持微生物自身活性即微生物細胞部分物質(zhì)進(jìn)4.1生物 反應池設計行自身氧化需氧量:當進(jìn)水COD為50~2 234 mg/L,sS 為80 ~微生物自身衰減系數(典型值=0.1 d~l);1327 mg/L,HRT在2.0~5.0 h范圍內時(shí),系統運行生化池中生物固體濃度( mg/L. MLVSS);的穩定性以及對污染物的處理效果均較好。膜生物反應池容積(m' );生物反應器中微生物濃度X(即污泥濃度)的氨氦硝化需要氧量:G; =4.57Cxx *Q理論計算公式[2]如下:微生物生物作用總需氧量:G=G1 +G2 +G30.56xSRT_ [,24x(G;-C)_空氣中氧氣的質(zhì)量百分比為23%，A1 +0.08 xSRT[- HRT設計氧氣的傳質(zhì)溶解效率為3%，C-C 1則生物作用需要的空氣量為:G +23% +0. 03(1)SRT“ 1000= 145G。.式中Ci- 進(jìn)水COD濃度,5結論與建議Ce出水COD濃度,Csup-污泥上清液COD濃度。盡管膜生物反應器有許多傳統工藝不具備的優(yōu)設計原則:BOD容積負荷在2.0 kg - BOD/( m3'點(diǎn),且有了一定規模的應用,但真正要使該技術(shù)大范d)以下,設計缺氧池對進(jìn)水BOD的去除率為η圍的應用,還有很多問(wèn)題需解決。(20% ~50%),則流入膜生物反應池的BOD濃度(1)在MBR工藝中,膜組件的費用較高,一般為CBODx(1 -20% ) ;儒要的膜生物反應池的容積膜的中國煤化工在運行中膜組件為CBODx(1 -20%) +2以上。的更因此經(jīng)濟因素4.2膜組件設計是影響YH.CNMH. G.建議加強低成膜組件的有效面積為:本,高性能的新型膜材料的研發(fā)，(下轉第 88頁(yè))8[2]Huang B R,Fry J D. Root anatomical physiological and Mor-[8]張志良,翟偉菁.植物生理學(xué)實(shí)驗指導[ M].北京:高等phological responses to drought stre8s for tall fescue cultivars教育出社,2003,123 - 124.[J]. Crop Science, 1998 (38):1017 - 1022.[9]溫洋,孫吉雄,王代軍.干旱脅迫對冷地型草坪草生理特[3]徐炳成,山侖,黃占彬.草坪草對干旱脅迫的反應及適應性影響的研究[J].草原與草坪,2005,1:43 -45.性研究進(jìn)展[J].中國草地,200 ,23(2) :55 -61.[10]Jiang Y, Huang B. Drought and heat stress injury to[4]徐清,劉茂春,徐昌杰草坪草生理生化研究進(jìn)展[J].中.twocool2season turfgrass in relation to antioxidant n melab-國草地, 1998 ,20(4) :56 -60.olism and lip dperoxidation. Crop Science ,41: 436 -442.[5 ]周久亞,劉建秀.陳樹(shù)元.草坪草抗旱性研究概述[J].草[11]陳少裕.膜脂過(guò)氧化對植物細胞的傷害[J].植物生理業(yè)科學(xué),2002,19(5):61 -66.學(xué)通訊,1991 ,27(2):84 -90.[6]韓瑞宏,毛凱，于友民，等.千旱對草坪草的影響[J].草[12]籍越,孔德政,楊芳絨,等.不同品種草坪草抗旱性的初原與草坪,2003,(1):8-10.步研究[J].河南科學(xué)2000,18(4):412 -414.[7]李或.水分脅迫條件下白榆光合與蒸騰特性對光的響應[責任編輯李曉霞][J].森林工程,2009 ,25(3):26 -28. .Changes of Several Resistance Indexes of the Seedlingsof Lolium PeremeL under Drough StressRU HONG'，WANG Rui-zhen2，CHANG Hai-fei? , FENG Xiao-dong2(1. Landscape Garden Bureau of Xian City ,Xian 710032 ,China;2. College of Life Science, Yanan university , Yanan 716000 ,China)Abstract: In different drought stress ( mild stress, moderate stress and severe stress) , the change of peroxidase ac-tivity, the content of MDA and proline were measured in the leaves of ryegrass. The results showed that: in varyingdegrees of drought stress, the POD activity and the content of proline was increased with the stress time extended,and also increased with the drought stress strengthened. The drought resistance of ryegrass can be significantly im-proved; from the content of MDA point of view, ryegrass can longer tolerate mild and moderate drought stress.Key wordstufgrass; drought; stress; physiological indexAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAaaa(上接第85頁(yè))推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。強這方面的研究及優(yōu)化設計,進(jìn)一步降低能耗。(2)膜通量小,一般通量為20~ 100 L(h●參考文獻:m2) ,不適合大流量污水的處理。MBR 工藝在運行[1]S. Adham et al. Feasibility of the membrane bioreactor時(shí)會(huì )使膜通道發(fā)生堵塞和濃差極化現象，在膜的表process for watereclamation. Wat. Sei. Tech. , 2001. 43面形成一個(gè)膠化層,即膜污染。這將導致膜通量的(10) :203 ~209.急劇下降。。膜污染成了MBR廣泛應用的阻礙}21 ,[2]熊麗芳.胡兆吉,王白楊等;膜生物反應器及其發(fā)展展是當前MBR研究的- -個(gè)熱點(diǎn),其污染機理還有待于[3]孫秀云,王連軍,田愛(ài)軍. MBR在污水處理中的應用[J].進(jìn)-步研究。另外,膜通量還應通過(guò)研究開(kāi)發(fā)進(jìn)-污染防治技術(shù),2003 , 16(4) :39 ~41.步提高,從而推進(jìn)該技術(shù)的廣泛應用。(3)在用于處理污水的MBR中通常都維持較[4]葛元新,朱志良. MBR膜的污染及其清洗技術(shù)研究進(jìn)展.清洗世界,2005 ,21(8) :24 ~29.高的MILSS濃度,這易導致氧傳遞率的降低,運行能[責任編輯 李曉霞]耗變大,水溫升高,污泥活性下降及等問(wèn)題,建議加中國煤化工MYHCNMHG