范建偉¹，張杰²
（1.同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092；2.上海同濟水處理技術(shù)開發(fā)中心，上海200092）

　　摘　要：畜禽廢水有機物和氨氮濃度高，采用活性污泥膜分離技術(shù)處理畜禽廢水，在進(jìn)水CODcr6783～8202mg/L，BOD54260mg/L，SS6960mg/L，NH3-N392～483mg/L的條件下，出水CODcr＜100mg/L，BOD5＜20mg/L，SS＜70mg/L，NH3-N＜15mg/L。
　　關(guān)鍵詞：畜禽廢水；廢水處理；活性污泥；膜分離
　　中圖分類號：X703.1；X713
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1009－2455（2002）03－0039－02

概述

　　畜禽廢水的特點是有機物、懸浮物和氨氮濃度高，可生化性好[1-2]。傳統(tǒng)的處理畜禽廢水工藝為厭氧生物處理加上好氧處理，但畜禽場的操作條件和人員素質(zhì)往往限制了厭氧處理工藝的應(yīng)用。
　　膜生物反應(yīng)器是由膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器相結(jié)合的新型生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)[3-5]，它用膜取代了傳統(tǒng)的二沉池，具有出水穩(wěn)定、活性污泥濃度高?？箾_擊負(fù)荷能力強、剩余污泥少、裝置結(jié)構(gòu)緊湊。占地少等特點。近年來，已經(jīng)逐漸應(yīng)用于各種污水的處理。
　　本實驗采用膜生物反應(yīng)器對上海市郊一畜禽場的排出廢水進(jìn)行處理，通過一段時間的調(diào)整，處理系統(tǒng)逐步穩(wěn)定，出水達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 工藝流程

　　工藝流程如圖1所示，廢水首先經(jīng)過細(xì)篩網(wǎng)隔除廢水中的懸浮物和雜物后流入調(diào)節(jié)池，均衡水質(zhì)水量，然后用泵打入混凝反應(yīng)池，加入PAC、PAM攪拌形成絮體后進(jìn)人沉淀池進(jìn)行固液分離。對沉淀池出水抽樣測定的結(jié)果表明，廢水經(jīng)預(yù)處理后，CODcr的去除率高于40％，氨氮的去除率更是達(dá)到50％左右。沉淀池排出的廢水再進(jìn)入膜生物反應(yīng)池進(jìn)行生物降解，同時加堿以補充氨氮硝化所消耗的堿度，處理后的水排放。

　　膜生物反應(yīng)池中的膜采用的是聚乙烯中空纖維膜，膜的內(nèi)徑100μm，膜孔徑0μm，采用管內(nèi)負(fù)壓抽吸出水。

2 實驗結(jié)果和討論

2.1 工藝設(shè)計的考慮
　　進(jìn)入膜生物工藝的廢水首先需經(jīng)過格柵、篩網(wǎng)、沉砂等構(gòu)筑物的處理，以去除大顆粒雜物。這樣不僅可以防止后續(xù)膜分離設(shè)備和提升設(shè)備（如泵）被堵塞和正常運行遭到破壞，同時，由于這些雜質(zhì)一旦進(jìn)入后續(xù)膜生物工藝后難以通過排泥去除，加劇污泥在
膜面形成一定的泥餅層，影響膜分離性能，根據(jù)以往工程經(jīng)驗，在本項目的預(yù)處理階段放置細(xì)篩網(wǎng)對雜質(zhì)進(jìn)行去除。
　　根據(jù)畜禽廢水中膠體、懸浮物濃度較高的特點，在廢水進(jìn)人膜生物反應(yīng)池前進(jìn)行混凝沉淀處理，通過混凝沉淀去除了絕大部分的膠體有機物、懸浮性有機物，既降低后續(xù)生物池的有機負(fù)荷，又保證了后續(xù)膜分離性能的充分發(fā)揮。另外，從膜分離組件的性 能考慮，使用的膜屬于微濾膜，溶解性有機物對膜阻力的影響很小，而廢水中的膠體污染物對微濾膜的影響卻非常大，如果不進(jìn)行混凝沉淀而直接進(jìn)入膜生物反應(yīng)池，由于膠體污染物分解需要較長時間，在此之前，它們將對膜分離產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致膜面污染的加劇。經(jīng)過混凝沉淀后，廢水中相應(yīng)的膠體污染物顯著減少，可以保持較高的膜水通量。
　　為了避免膜表面泥餅的形成，在膜組件區(qū)域下部設(shè)置有曝氣裝置。曝氣量的設(shè)計既要考慮膜清洗要求，又要考慮廢水中有機物氧化的需氧量，一般取兩者的高值。當(dāng)進(jìn)水有機物濃度過高時，有機物氧化需要的氣量往往超過膜清洗的需氣量，成為需氣量設(shè)計的控制因素，造成能耗過大。因此在膜生物工藝前進(jìn)行混凝沉淀預(yù)處理，降低生物池的進(jìn)水有機物濃度，可以顯著降低有機物氧化的需氣量，從而降低能耗。
2.2 調(diào)試情況
　　試驗設(shè)計水量為20m³/d，進(jìn)水水質(zhì)CODcr9000mg/L、BOD₅3800mg/L、SS4500mg/L。NH₃－N₄50mg/L。實驗過程中出水的 CODcr、NH₃－N變化如圖2小H變化如圖3。

　　從圖2和圖3可以看出，整個過程可以大致分為4個階段。開始的50d是第一個階段，這一階段的CODcr和NH₃－N濃度下降速度很明顯，中間有一段回升是因為這段時間停止了混凝沉淀。 隨后的30d是第二階段，盡管一直在投加NaOH，但pH仍迅速下降，第75d時甚至降到了5.5，CODcr和NH₃－N一直維持在較高的濃度。對水中的NO₂-N的濃度進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)此時的NO₂--N濃度竟高達(dá)123mg/L，表明硝化反應(yīng)的第M步受到抑制，NO₂^-－N就是出水CODcr居高不下的主要原因。
　　第80d到第100d的第三階段，在投加NaOH的影響下小H逐漸回升，CODcr和NH₃-N的濃度也逐步下降。
　　100d后是第四個階段，整個系統(tǒng)表現(xiàn)良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，CODcr降到50mg/L附近，而氨氮濃度降到5mg/L以下，出水達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　中空纖維膜在使用過程中的一個突出問題是膜表面截留的污染物造成的膜性能的衰減，為了減緩膜水通量的衰減，我們采用曝氣的方式在膜反應(yīng)池內(nèi)形成良好的水力條件，使得中空纖維膜膜絲在氣水混合流的作用下振蕩擺動，將中空纖維外壁上附著的沉積物摩擦脫落。在使用該工藝時我們發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)定的曝氣量不足，在運行一段時間后，中空纖維膜常常被黏性截留物黏結(jié)成一簇一簇的，大大減小了超濾作用的有效面積，影響了中空纖維膜的產(chǎn)水量。本次實驗對比了幾組不同曝氣量下膜的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)曝氣量控制在50m³/（m².h）以上時，中空纖維外壁不容易附著污染物。
　　此外，若定期對中空纖維進(jìn)行清洗，膜的出水通量相對能維持在一個更高的水平，為此專門設(shè)置了一個水槽，膜組件定期從生物池內(nèi)取出浸泡清洗，清洗槽內(nèi)放置了一定濃度的消毒液，以控制膜組件內(nèi)部的微生物生長。
　　工程中膜出水管原先采用鍍鋅鋼管，一段時間運行后發(fā)現(xiàn)膜出水中會定期出現(xiàn)一些不明絮體，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)是鋼管內(nèi)表面生長了不明垢，影響了膜出水水質(zhì)，后來，全部改用工程塑料管，解決了該問題。

3 結(jié)語

　　實驗證明，采用膜生物反應(yīng)器來處理畜禽廢水，當(dāng)工藝設(shè)計合理時，出水可達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。處理過程中pH的控制對出水水質(zhì)的好壞尤為重要，最好pH能維持在8.0附近；為了控制中空纖維膜的污染，廢水的充分預(yù)處理、足夠的曝氣量、定期清洗尤為重要。

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　　作者簡介：范建偉（1968－），男，上海人，同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院講師，在職碩士，主要從事污染控制研究。