膜生物反应器处理生活污水的试验研究

摘 要：本文对影响膜生物反应器处理效果的因素进行研究，并对污染的膜采用了不同方法进行了清洗并测试了结果。

关键词：膜生物反应器 结果分析 膜清洗

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0157-02

膜生物反应器（Membrane Bioreactor 简称MBR）是一种膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，与传统的生化处理相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单[1]。因此该技术自开始研究以来极受关注。

本文通过试验对一体式微孔膜生物反应器处理生活污水进行了研究。

1 试验材料与方法

1.1 试验流程

试验流程如图1所示。其中生物反应器容积为0.7 m3，曝气量控制在4 m3/h。膜材料为聚丙烯中空纤维微滤膜，膜面积为1.2 m3。

1.2 测定项目与方法

测定项目包括COD，MLSS，DO等，测定方法均采用《水和废水监测分析方法》的标准方法。

2 结果与分析

2.1 水力停留时间（HRT）对COD去除效果的影响

HRT对COD去除效果的影响见图2。

从图2中可以看出，当HRT在5～10 h时，出水COD较高，当HRT大于10 h之后，出水COD略有降低，随HRT的延长，出水COD降低的效果很慢。所以，对于膜生物反应器，HRT控制在10 h较理想。

2.2 容积负荷对COD去除效果的影响

容积负荷对COD去除效果的影响见图3。

从图3中可以看出，MBR中COD容积负荷变化较大，变化为0.1815～1.1606，但出水水质并无大的变化，这说明MBR系统具有较强的抗冲击负荷的能力。出水水质随Nv变化的情况，为随Nv的增高，相应的出水COD略有增加，但增加并不明显，这是由于MBR的容积负荷比普通活性污泥大。通过以上结果表明在处理相同污水时，MBR的体积要比常规污泥法体积小，可大大节约占地面积和投资。

2.3 污泥负荷对COD去除效果的影响

污泥负荷对COD去除效果的影响见图4。

由于污泥浓度大，污泥负荷均较小。从图4中可以看出，随污泥负荷的变化，出水COD有一定的变化，但变化不明显，这更加证明了膜生物反应器有较强的抗冲击负荷的能力。

2.4 污泥浓度（MLSS）对COD去除效果的影响

污泥浓度（MLSS）对COD去除效果的影响见图5。

此试验是在不排泥的情况下进行的，从图5可看出，在试验过程中，生物单元污泥浓度在较高的范围内（3.193～9.196 g/L）波动，对出水COD影响不明显，MBR的出水COD值均较低且稳定。而对好氧生物单元上清液COD的同步监测结果表明，随MLSS的增大上清液COD出现增大现象。这是由于膜的截留作用弥补了MLSS变化造成的膜生物反应器处理性能的不足。而当MLSS超过9 g/L时，出水COD突然增加，这是由于膜生物反应器中污泥浓度很大，此时溶解氧浓度小于1 mg/L造成的。所以膜生物反应器运行时，MLSS应保持在9 g/L以下。

2.5 操作压力对COD去除效果的影响

操作压力对COD去除效果的影响见图6。

膜出水是靠负压抽吸的。从图6中看出，随抽吸压力的增大，出水COD并未增大，说明抽吸压力对出水COD无影响。这是由于膜孔径一定，膜所截留的分子量一定，所以抽吸压力对出水COD无影响。

3 膜清洗

膜生物反应器在运行中存在膜污染问题，要对污染的膜进行清洗。

3.1 膜污染原因分析

膜从试验装置取出后，发现膜纤维丝间有不少污泥存在，即在其表面形成了污泥层。同时对膜内表面的电镜照片看出，膜内表面形成了一层生物膜，堵塞了膜孔径和内表面孔洞。

3.2 膜清洗方法及结果

根据膜的一般清洗方法及以前的研究成果，通过选择，最终确定膜清洗方案为：先用清水清洗膜表面淤积的污泥；然后用0.1%洗衣粉浸泡膜，用清水冲洗；接着用0.033%次氯酸钠浸泡膜，用清水冲洗；最后用0.1%硫酸浸泡，用清水冲洗。

每步清洗后都对膜通量进行测量，测量结果表明，膜通量为逐步增加的过程，并且增大很大。清洗之后，膜表面的污泥被清洗干净，这说明污泥层对膜通量具有一定的影响。故可以在MBR运行过程中采用空曝气的方法，以冲脱沉积在膜表面上污泥层，延缓膜污染的时间。通过电镜照片，膜未清洗时，膜内表面上有很厚一层生物层。膜清洗后，内表面虽然并未清洗彻底，但大部分微生物已清洗干净，还可清晰的看到膜孔径。剪下做电镜照片的一段膜直接放在清水中，两天后，膜内的物质全部消失。这是由于清水直接进入到膜内部，并且微生物没有食物来源，全部死亡。本试验中膜清洗只是采用了静态浸泡的方式，如果采用在线药洗，直接进入到膜内，效果会更加理想。

4 结论

（1）膜生物反应器对COD有较好的去除率，出水平均值在50 mg/L左右。

（2）水力停留时间、容积负荷、污泥负荷、污泥浓度和抽吸压力对处理效果的影响不明显。

（3）对于污染的膜，先用清水清洗膜表面淤积的污泥；然后用0.1%洗衣粉浸泡膜，用清水冲洗；接着用0.033%次氯酸钠浸泡膜，用清水冲洗；最后用0.1%硫酸浸泡，用清水冲洗。可使膜通量逐步恢复，膜孔内的生物层基本清洗干净。

参考文献

[1]许保玖，龙腾锐.当代给水和废水处理原理[M].北京：高等教育出版社，1991：285-290.

[2]郑祥，魏源送，樊耀波，等.膜生物反应器在我国的研究进展[J].给水排水，2002，28（2）：105-110.

[3]周建仁，白韬光.膜-生物反应器处理高浓度生活污水的中试研究[J].环境工程，2002，20（1）：17-31.

[4]顾国维，何义亮.膜生物反应器-在污水处理中的研究和应用[M].北京：化学工业出版社，2002：13.