鮑建國(guó)¹，盧學(xué)實(shí)²
( 1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 工程學(xué)院，湖北武漢 430074；2.株洲工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程研究所，湖南株洲 412008)

　　摘　要：介紹了一體式膜生物反應(yīng)器的反應(yīng)特征、去除機(jī)理及其應(yīng)用于港口污水回用的可行性。試驗(yàn)結(jié)果表明，一體式生物膜反應(yīng)器具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地少、去除效率高等特點(diǎn)，經(jīng)預(yù)處理的港口污水再經(jīng)其處理后可直接用作中水回用。
　　關(guān)鍵詞：港口污水；膜生物反應(yīng)器；中水回用
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.64
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)09-0037-02

1 水質(zhì)

　　試驗(yàn)用水為某港區(qū)散貨裝卸公司所排放的污水(其中職工日常生活污水和地面沖洗水占70%，機(jī)修車(chē)間的含油廢水占30%，機(jī)修車(chē)間的含油廢水經(jīng)隔油預(yù)處理后進(jìn)入試驗(yàn)系統(tǒng))。其主要污染物的濃度：COD為120～500mg/L，SS為200～450mg/L，NH₃-N為10～30 mg/L，油類(lèi)為18～30mg/L，大腸桿菌為10⁴～10⁶個(gè)/L。水溫為15～26℃。

2 工藝流程及試驗(yàn)裝置

　　 一體式膜生物反應(yīng)器的試驗(yàn)裝置及工藝流程如圖1所示。

　　進(jìn)水泵、一體式膜生物反應(yīng)器和砂濾器共同構(gòu)成處理系統(tǒng)的主體。其中生物處理單元采用生物膜反應(yīng)槽，容積為3L，內(nèi)置聚乙烯中空纖維膜組件3套(膜孔徑為0.1μm，膜內(nèi)外徑分別為400μm、460μm)，槽內(nèi)裝填生物球懸浮填料，尺寸為20mm，填充比為20%～30%。采用空氣壓縮機(jī)曝氣，膜組件下設(shè)置穿孔管布?xì)猓貧饬繛?.05～0.1m³/h。出水泵采用間歇運(yùn)行(開(kāi)13min，關(guān)2min)。壓差計(jì)及壓力傳感器用于測(cè)定出水泵工作過(guò)程中施加在膜上的操作壓力。

3 結(jié)果及分析

3.1 工藝參數(shù)
　　試驗(yàn)期間系統(tǒng)運(yùn)行的主要工藝參數(shù)為：膜通量基本穩(wěn)定在15～20L/(m²·h)，膜生物反應(yīng)器水力停留時(shí)間為4h，氣水比為(10～15)∶1，采用人工強(qiáng)制排泥(試驗(yàn)期間排泥一次)。
3.2 對(duì)COD的去除
　　圖2給出了處理系統(tǒng)進(jìn)出水、一體式膜生物反應(yīng)器上清液的COD濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。

　　由于一體式膜生物反應(yīng)器內(nèi)含有大量懸浮、附著性活性污泥，這使反應(yīng)器內(nèi)保持了較高的污泥濃度，生物相較傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)更為豐富，對(duì)COD的去除率可提高15%～30% (處理后的COD可達(dá)40mg/L以下)，并具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。
3.3 對(duì)油類(lèi)的去除
　　系統(tǒng)對(duì)經(jīng)預(yù)處理后(除油)的港口污水的油類(lèi)去除率均保持在85%以上，而一體式膜生物反應(yīng)器對(duì)油類(lèi)去除率基本保持在75%～80%。盡管系統(tǒng)進(jìn)水的含油量波動(dòng)幅度較大(15～28.5mg/L)，但處理后的含油量仍可達(dá)到5mg/L以下，反映出一體式膜生物反應(yīng)器用于處理港口含油廢水是可行的。
3.4 出水水質(zhì)
　　系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后對(duì)出水進(jìn)行取樣分析得出：COD＜40mg/L、NH₃-N＜5mg/L、濁度＜1.5NTU、油＜5mg/L、出水中SS和大腸桿菌均未檢測(cè)到，且無(wú)嗅、無(wú)不快感，處理后的出水水質(zhì)達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ25.1—89)，滿(mǎn)足中水回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，可直接回用于港口綠化、沖洗車(chē)輛及灑水降塵。
　　經(jīng)測(cè)試表明，反應(yīng)器內(nèi)的MLSS為2.5～4.5g/L(有的可高達(dá)6.0g/L)，使得F/M值較低，剩余污泥量少，SVI值基本維持在85～120mL/g，具有良好的沉降性能。
　　膜生物反應(yīng)器內(nèi)高污泥濃度使反應(yīng)器的容積負(fù)荷[1.5～2.2 kgCOD/(m³·d)]是普通活性污泥法的2～4倍，從而可有效減少反應(yīng)單元的占地面積、節(jié)省基建投資，對(duì)于現(xiàn)有的港區(qū)污水處理設(shè)施的改、擴(kuò)建具有很好的應(yīng)用前景。

4 討論

　　試驗(yàn)運(yùn)行期間膜通量基本維持在15～20 L/(m²·h)，通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的膜過(guò)濾壓差的變化可以反映出膜面污染的程度。連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)運(yùn)行初期(1～30d)的過(guò)濾壓差上升較快，待一體式膜生物反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定后，壓差值上升幅度趨緩，運(yùn)行到260d時(shí)膜系統(tǒng)壓差上升到45.6kPa。運(yùn)行期間為保持生物的活性?xún)H進(jìn)行人工排泥一次。
　　一體式膜生物反應(yīng)器通過(guò)改變系統(tǒng)內(nèi)生物的存在形式，即在提高污泥濃度的同時(shí)減小了懸浮性污泥的比例，有利于減少污泥在膜面的沉積。由于系統(tǒng)中曝氣擴(kuò)散裝置安放在中空纖維膜組件的下方，大量氣泡穿越中空纖維膜組件使膜面的水、氣流處于劇烈紊動(dòng)狀態(tài)，使污泥過(guò)膜流態(tài)為湍流(大量的試驗(yàn)表明，污泥過(guò)膜流態(tài)為層流時(shí)遠(yuǎn)比湍流時(shí)易于堵塞膜面)，加之氣體挾帶的水流對(duì)膜面的沖刷作用降低了凝膠層在膜面的極化速度，減緩了膜面的堵塞。?
　　污泥濃度的增加往往伴隨著混合液粘度、溶解性有機(jī)物、凝膠層及惰性物質(zhì)等的變化，進(jìn)而會(huì)對(duì)膜通量產(chǎn)生影響。污泥濃度較低時(shí)微生物代謝能力減弱，生物降解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物增加，這些變化使膜表面凝膠層的形成速度加快，膜阻力系數(shù)增大；膜通量達(dá)到一定值后，隨著反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度的升高則膜通量不斷降低。由此可知，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中保持合適的污泥濃度、加強(qiáng)系統(tǒng)的定期排泥有利于一體式膜生物反應(yīng)器處理能力的提高和膜通量的增加。
　　適當(dāng)?shù)念A(yù)處理將部分溶解性有機(jī)物及微細(xì)膠體轉(zhuǎn)化成固相，可充分發(fā)揮膜分離的作用，混凝法和添加粉末活性炭(PAC)均可有效去除部分有機(jī)物。研究結(jié)果表明，膜生物反應(yīng)器內(nèi)形成凝膠是導(dǎo)致膜通量下降的關(guān)鍵，胞外聚合物、溶解性有機(jī)物(非懸浮固體)及微細(xì)膠體等對(duì)此有重要影響。因PAC可使溶解性有機(jī)物及微細(xì)膠體轉(zhuǎn)化成固相，并會(huì)在有機(jī)膜面上形成一層多孔狀膜以吸附水中有機(jī)物和微細(xì)膠體，從而可避免膜面污染，同時(shí)該層PAC膜較松軟，易于沖洗。另外，添加氧化鐵微粒也具有上述作用。保持MBR系統(tǒng)運(yùn)行條件的穩(wěn)定，及時(shí)維護(hù)膜組件以及采取空曝氣、在線(xiàn)藥洗等一些簡(jiǎn)單的方法來(lái)減慢過(guò)濾阻力的增長(zhǎng)速度，均有利于生物反應(yīng)器保持高生物活性和降解速率，也有利于膜分離的長(zhǎng)期穩(wěn)定，延長(zhǎng)膜的清洗周期。

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　　收稿日期：2002-03-17