C－MBR运行对膜污染影响的研究范文

《工业安全与环保杂志》2015年第十期

随着污水处理工艺的发展，MBR工艺克服了传统污水处理工艺存在的占地面积大、出水水质差等缺点，但膜污染问题一直是MBR工艺发展和推广的瓶颈。因此，控制和减缓膜污染的研究具有重大意义。华文强、车津程等人在研究C－MBR工艺处理校园污水中观察到膜污染严重影响膜通量。本次实验研究C－MBR工艺处理校园污水过程中，其运行条件对膜污染的影响。

1材料与方法

1．1实验装置C－MBR工艺主反应器由反应槽与清水槽组成，反应槽长105cm、宽20cm、高50cm，有效容积79．8L;清水槽长20cm、宽10cm、高50cm，有效容积8L。过滤泵和进水泵为兰格BT100－2J+YZ1515X蠕动泵。反应槽横向竖直安置一片陶瓷平板膜，膜片材质为Al2O3，面积为0．5m2/片，膜片设计通量为1m3/(m2•d)，膜孔径为0．1μm。反应槽底端设穿孔曝气管和砂石曝气条，穿孔曝气管安置在膜片正下方，如图1所示。校园污水通过进水泵送入C－MBR反应槽，与微生物充分反应后，在过滤泵抽吸作用下陶瓷膜将泥水分离，清水由过滤泵送入清水槽。

1．2实验运行条件本实验研究C－MBR在好氧环境和厌氧/好氧交替环境运行下陶瓷平板膜污染情况。其中好氧运行条件通过控制砂石曝气条的风量来实现，使反应器内DO约为2．0mg/L;厌氧/好氧交替运行条件通过控制砂石曝气条间断性曝气来实现，曝气阶段反应器内DO约为2．0mg/L，时间为60min，停止曝气阶段反应器内DO小于0．03mg/L，时间为30min。整个实验阶段穿孔曝气管一直曝气。其作用是:①冲洗膜;②搅动活性污泥和进水，使其充分混合。过滤泵转速固定在50r/min，过滤时间与反冲洗时间分别为480s和80s。

1．3实验进水来源和水质本实验以桂林理工大学雁山校区校园生活污水作为进水，其水质如表1所示。

1．4分析方法DO采用便携式JENCOMODEL6010溶解氧仪测定;pH在线采用TengineTPH20AC测定。胞外聚合物(EPS):取定量污泥混合液于4000r/min低速离心5min，弃去上清液，用蒸馏水补足，在80℃下热提30min后，于5000r/min低速离心15min，取上清液经0．45m的醋酸纤维微滤膜抽滤，滤液即为EPS，EPS的量以TOC表征［3］。溶解性微生物产物(SMP):取定量污泥混合液，用滤纸快速过滤，再将滤过液用0．45nm的醋酸纤维微滤膜抽滤，滤液即为SMP，SMP的量以TOC表征。

2结果与讨论

2．1反应器在好氧和厌氧/好氧交替运行环境下对EPS的影响C－MBR反应器分别在好氧环境下和厌氧/好氧交替环境运行时，反应器内EPS的变化情况如图2所示。由图2可知，EPS浓度随着反应器运行时间延长不断增加。C－MBR反应器在好氧环境下运行时，反应器内EPS质量浓度由26．51mg/g逐渐增至48．70mg/g;反应器在厌氧/好氧交替环境下运行时，EPS质量浓度由16．96mg/g逐渐增至43．04mg/g。这是因为随着反应时间的延长，微生物逐渐适应污水，从而活性增强产出更多EPS。厌氧/好氧交替环境下反应器内平均EPS32．43mg/g比好氧环境下的40．33mg/g低。这是因为微生物在厌氧/好氧环境交替运行条件下，反应器内好氧菌和厌氧菌活性都交替受到抑制，使微生物产生EPS降低。

2．2反应器在好氧和厌氧/好氧交替运行环境下对SMP的影响反应器在好氧环境和厌氧/好氧交替环境下运行时，反应器内SMP的变化情况图3所示。由图3可知，SMP随着反应器运行时间的延长先升后降。反应器在好氧环境下运行时，反应器内SMP质量浓度由10．65mg/L逐渐增至16．02mg/L，之后又下降为14．41mg/L;在厌氧/好氧交替环境下运行时，SMP质量浓度由7．43mg/L逐渐增至11．43mg/L，之后下降为10．12mg/L。这是因为随着反应器运行时间的延长，微生物的代谢活动不断产生SMP和陶瓷平板膜高效截留的作用下，SMP不断累积增加，后期由于膜通量的急剧下降，HRT延长，导致反应器内有机物等营养物不够，微生物消耗一部分SMP，使后期SMP开始呈下降趋势。厌氧/好氧交替环境下反应器内平均SMP13．87mg/L比好氧环境下的8．54mg/L低。这是因为厌氧/好氧交替环境下的好氧菌和厌氧菌活性都交替受到抑制，其代谢活动比好氧环境下的好氧微生物代谢慢，所以产生的SMP更低。

2．3反应器在好氧和厌氧/好氧交替运行环境下MLVSS变化情况反应器在好氧环境和厌氧/好氧交替环境下运行时，MLVSS的变化情况如图4所示。由图4可知，厌氧/好氧交替环境下反应器内平均MLVSS为1474．78mg/L比好氧环境下的2719．22mg/L低。这是因为随着反应器运行时间的延长，好氧环境下的微生物逐渐适应污水后，活性增加并大量繁殖生长;而厌氧/好氧交替环境下的好氧菌和厌氧菌活性交替受到抑制，繁殖生长速度缓慢。好氧环境下反应器内MLVSS先升后降，这是因为前期膜通量降低缓慢，而微生物适应了污水并开始大量繁殖生长，随着膜通量下降导致进水量下降，反应器内的营养物不足，微生物开始自溶，使MLVSS下降。

2．4反应器在好氧和厌氧/好氧交替运行环境下膜通量的变化情况反应器在好氧环境和厌氧/好氧交替环境下运行时，膜通量的变化情况如图5所示。图5膜通量对比情况由图5可知，膜通量随着反应器运行时间的延长先缓慢下降后急剧下降。反应器在好氧环境下运行时，膜通量由第1d151．58mL/min平缓地下降至第14d127．43mL/min，之后开始急剧下降至第20d68．00mL/min;在厌氧/好氧交替环境下运行时，膜通量由第1d147．16mL/min平缓地下降至第20d130．00mL/min，之后开始急剧下降至第24d66．00mL/min。分析其原因为:C－MBR反应器在运行时，在过滤泵的抽吸作用下一部分EPS、SMP、微粒在经过膜孔时吸附在膜孔内，造成膜孔径变小及膜孔堵塞，而较大的胶体、微生物絮体、EPS、SMP不能穿过陶瓷膜，沉积在膜表面逐渐形成一层极薄的沉积层，这是滤饼层形成初期，对膜通量影响不大，随着反应器运行时间的延长，沉积在膜表面的EPS和一些具有黏性的物质不断黏附混合液中的胶体、微生物，逐渐形成一层质密的滤饼层，滤饼层的形成严重影响膜通量，导致后期膜通量的急剧下降。膜通量在厌氧/好氧交替环境比在好氧环境下降明显缓慢。这是因为厌氧/好氧交替环境下反应器内的EPS、SMP和MLVSS均比好氧环境下低，而这些指标对膜污染具有很大的贡献。因此，C－MBR在厌氧/好氧交替环境下运行可以明显缓解膜污染。

3结语

C－MBR在厌氧/好氧交替环境下运行时，反应器内EPS、SM和MLVSS均比在好氧环境运行下低，膜通量下降也明显缓慢。C－MBR在厌氧/好氧交替环境下运行，不仅可以减缓膜污染，减少单位时间内膜清洗次数，直接降低C－MBR运行成本，而且曝气量减少可以降低处理单位污水的能耗。

作者：毕海舟 王敦球 叶晔 华文强 张红伟 张文杰 单位：桂林理工大学环境科学与工程学院 环境保护部水专项管理办公室