厌氧和好氧MBR处理生活污水运行效果及膜污染特性比较研究

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1、厌氧和好氧MBR处理生活污水运行效果及膜污染特性比较研究田禹L2，纪超1，王凯1，卢志明11哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨，中国，1500902哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室hittianyu@163．corn摘要：厌氧MBR技术不仅保留了厌氧技术能耗低、剩余污泥产量低、可产生沼气能源等特点，而且从根本上解决了厌氧微生物流失的问题，实现了SRT和HRT的分离，有效提高了厌氧技术的处理效果和运行稳定性。实验利用厌氧和好氧MBR对模拟生活污水进行处理，在相同的运行条件下，对二者的运行效果和膜污染特性进行了比较研究。

2、结果表明，厌氧MBR的出水CoD为49mg／L(平均值)，达到中水回用的基本要求，COD去除率约为90％，略低于好氧MBR(93％)。厌氧MBR的膜污染速度明显快于好氧MBR，仅25天就发生了严重膜污染，膜阻力分析和膜表面泥饼层形态分析结果表明，厌氧MBR膜表面泥饼层的迅速积累是导致其迅速膜污染的最主要原因，不仅如此，厌氧MBR泥饼层致密均匀的结构也进一步加速了膜污染进程。关键词：厌氧MBR，生活污水，膜污染，泥饼层1．引言近年来，国内外学者在水处理领域取得了卓越成绩，开发了UASB、EGSB、CASS、MBR等一大批新型水处理技术，

3、为改善全球水环境带来了希望。MBR技术的核心是在好氧活性污泥工艺中引入膜过滤技术，使微生物完全截留在反应器中，省去了沉淀池，减少了占地面积，而且由于微生物量大大增加，反应器的运行负荷和处理效果得到了极大的提高。自20世纪60年代后期MBR首次商业化应用以来【l】，在短短40年的时间里，MBR技术已成为水处理领域最可行的技术之一f2捌。然而，围绕MBR的研究却很少涉及厌氧工艺，既然膜过滤技术可以极大地提高好氧工艺的处理效果，那么如果将厌氧生物处理和膜过滤技术相结合，能否同样得到令人满意的结果呢?2006年，Liao等14J综述了厌氧MB

4、R技术的应用和发展前景，指出厌氧MBR不仅保留了厌氧技术投资少、能耗低、污泥产量低、可产生沼气能源等特点，而且从根本上解决了厌氧微生物流失的问题，实现了SRT和HRT的分离，有—-163—-效提高了厌氧技术的出水效果，为生活污水、污水污泥以及工业废水的处理带来新思路，必将推进厌氧和MBR技术的巨大发展。但是，同好氧MBR一样，厌氧MBR技术发展的最大障碍依旧是膜污染I油】，而且由于厌氧微生物种类繁多，运行条件苛刻，其膜污染势必比好氧MBR更加复杂，且难以控制，大量实践经验表明厌氧MBR的膜污染非常迅速。近年来，有关厌氧MBR处理效果的

5、研究报道越来越多【．阳】，而涉及厌氧MBR膜污染的研究非常少，人们对厌氧MBR的膜污染认识还处在探索阶段。要想全面推广厌氧MBR技术，单单从运行效果上去研究远远不够，必须充分了解和掌握厌氧MBR膜污染特性和机理，并从反应器的结构、膜材料、运行方式等多个方面着手，寻找有效控制厌氧MBR膜污染的方法。未来的十几年内，厌氧MBR的机遇与挑战并存，必将对MBR技术乃至整个水处理技术带来深远的影响。2．方法2．1研究的主要内容实验利用厌氧和好氧两套MBR对模拟生活污水进行处理，研究比较了厌氧和好氧MBR的运行效果及膜污染特性，验证了厌氧MBR处

6、理生活污水的可行性，揭示了厌氧MBR的膜污染特性。2．2实验装置实验建立了两套结构完全一致的浸没式MBR(厌氧MBR为密闭式结构)，MBR主体由有机玻璃制成，有效体积均为7．2L。膜组件采用聚乙烯中空纤维膜(日本，三菱)，孔径为0．49m，膜面积0．08m2。膜组件下方设有两排微孔曝气管，好氧MBR利用空气压缩机为微生物提供氧气，同时控制泥饼层的过度积累；厌氧MBR利用真空气泵对厌氧MBR中产生的气体进行循环，实现反应器的充分混合并控制污染物在膜表面的过度沉积，多余的产气利用排水法进行收集。两套MBR采用同一套进水系统，利用蠕动泵实现

7、进水和出水的流量控2Q!!腥挂盛处理拉苤班究与应田国匝会丝论立箍掣瑞j黝磁；i蔷挈硼酌●■■■●【-’￡：=】。⋯45●一●～E；=一⋯d’=”‘¨-mI⋯h一⋯d。●‘===二_．．．，茹豳1厌氧和好氧MBR结构示意图2．3模拟生活污水实验来用人I模拟生活污水作为进水，COD浓度控制在600±200mgrL，氪氮浓度(以N计)为35±5mg／L．磷酸盐浓度(以P计)为8-+2mg／L，CODN：P=100：51。2．4反应器的启动和运行好氧和厌氧MBR的接种污泥分别取自哈尔滨市^平污水厂二沉池污泥和啤酒rIc工艺的颗粒污混．接种污泥

8、菲度控制在5000-4000mrdL。厌氧和好氧MBR均采用不排泥的运行方式(测样除外)，SRT保持在280玉左右．两套MBR的HRT均控制在10小时。当TMPi30KPa时．停止MBR．取出膜组件井依次进行水力清洗和化