摘 要：用間歇式生物暴氣池和超濾膜評價池對MBR的各種操作條件對超濾膜分離性能的影響，膜清洗方法、間歇式工藝對高濃度有機污水處理進行了實驗研究。
以超濾或微濾與傳統(tǒng)的活性污泥生化處理技術相結合而成的膜生物反應器(MBR)，以膜分離過程取代重力沉降過程，不論固體顆粒的沉降性能如何，均可完成固液分離過程，并且可以避免因生物體流失而造成的系統(tǒng)失效。國外對膜生物反應器的研究和應用均較早，尤其是80年代末以來，膜生物反應器不斷被應用于實際污水處理。受嚴格的污水處理出水水質要求，日本憑借其自身膜技術的優(yōu)勢，在膜生物反應器的研究和應用方面處于國際領先地位。
對生活廢水的處理，傳統(tǒng)的活性污泥法采用重力沉降，由于顆粒的不固定容易使活性細菌與生物體流失。超濾膜分離與活性污泥法相結合的膜生物反應器處理有機含碳物，能使有機物深度氧化，并且排出物不含固體顆粒，能完全保留生物體，在低溫時亦能維持高處理能力。該復合過程還可通過維持低F/M比例減少污泥浪費。反應器能夠維持高含固濃度而使處理工廠規(guī)模縮小。還可采用同時硝化與反硝化作用成功地除氮，污泥保留時間相當長，從而完全保留體系中緩慢生長的硝化細菌。
一、MBR處理生活廢水
采用聚丙烯(PP)中空纖維膜組件，對生活污水(不含糞便污水)進行回用處理研究，其工作壓力為0.1MPa，膜面積為1.0m2，生物處理工藝為接觸氧化反應器。膜的水通量為25-351/m2hr，最佳反沖洗周期為60分鐘，反沖洗工作壓力為0.1MPa，化學清洗周期為1個月，化學清洗藥劑為NaOH(1.5%)和NaOCL(2%)的混合溶液，pH12，清洗工作壓力為0.05MPa。
色度(度) 15-30 10-15 ＜40
臭味 明顯臭味 無味 無不快感
Ph 6.5-7.8 6.7-7.5 6.5-9.0
SS(mg/l) 10-60 0.1-0.8 ＜10
COD(mg/l) 60-200 15-30 ＜50
BOD5(mg/l) 20-70 0.1-0.7 ＜10
LAS(mg/l) 0.5-2.0 0.1-0.3 ＜2
油份(mg/l) 5-35 4-12
大腸菌數(shù)(個/升) 2.38×108 ＜90* ＜3
細菌總數(shù)(個/ml) 1.8×107 ＜930* ＜100
*：此數(shù)是膜生物反應器的出水測定值，未經過消毒處理。
研究表明，膜生物反應器在投資和運行成本上與傳統(tǒng)工藝基本持平，但在占地、維護管理、處理水質、自動化程度等方面具有較大優(yōu)勢。
采用兩個聚丙烯(PE)中空纖維膜組件為分離箱，標稱孔徑為0.03um，每一組件的膜面積為0.3m2。通過對不同溫度時膜生物反應器性能的研究發(fā)現(xiàn)，當溫度從25℃降到5℃時，有機物的氧化作用不受損害。在溫度為15-25℃時除氮效率最高，但當溫度降至10℃以下時除氮性變差。對污泥中醌的成分分析發(fā)現(xiàn)，與Q-8相關的需氧細菌分數(shù)降低，而與Q-10關的兼容性細菌分數(shù)上升，表明低溫時氧的傳輸受到限制，這種限制可能是因為硝化細菌數(shù)減少抑制了硝化作用。溫度降低不但使混合液的粘度升高，而且總的膜阻發(fā)生變化，從而影響透過流量。
二、MBR處理城市污水
采用一體式好氧中空纖維膜生物反應器的實驗裝置。反應器容積為90升，內部被隔板分成容積相等的2部分。一部分裝有復旦大學環(huán)境科學研究所研制的聚丙烯中空纖維膜(膜孔徑0.03um，膜面積2.0m2，膜平均使用壽命3-5a)。膜下用穿孔管鼓風暴氣。中空纖維膜為外部進水，內部間歇抽吸出水(13min開，2min關)。壓差計用于測操作壓力。
實驗用水取自城市污水。通過不同操作條件下處理生活污水的實驗研究，結果表明：在膜通量10.41/m2hr，污泥齡20d，污泥去除負荷(COD/VSS)為0.22kg/(kgd)的正常穩(wěn)定運行條件下，該系統(tǒng)可在整個膜壽命期限內(3-5a)不用洗膜并得到優(yōu)質出水：COD＜20mg/l，NH3-N＜1.0mg/l，無色無味透明，未檢出大腸桿菌。其中，污泥去除負荷、系統(tǒng)運行穩(wěn)定狀況和反應器流態(tài)是影響膜清洗周期的重要因素。
三、MBR處理食品廢水
采用間歇式生物暴氣池和超濾膜評價池對MBR的各種操作條件對超濾膜分離性能的影響，膜清洗方法、間歇式工藝對高濃度有機污水處理進行了實驗研究。采用復旦大學環(huán)境科學研究所研制的外壓型聚丙烯(PP)中空纖維超濾膜組件對某食品廠廢水進行了中試處理，CODcr與BOD5的去除率均在95%以上。該MBR系統(tǒng)是在反應槽中浸入外壓型中空纖維超濾膜，中空纖維超濾膜管壁從外側受到液壓的作用，所以管內側就形成微小的負壓，通過這個微小的負壓作用，就能夠得到透過液即處理水。由于負壓很小，所以膜面的清洗只能靠暴氣水流來進行，同時也能防止膜孔堵塞。
四、MBR處理糞便污水
整個處理系統(tǒng)包括儲存箱，預處理箱，生物反硝化單元，污泥回流箱，一級超濾，混凝，二級超濾，顆粒活性炭濾池，消毒池和污泥處理設備。經過預處理后的糞便污水的BOD為6300-6800mg/l，CODMn為130-250mg/l，TN為25-41mg/l。生物反硝化單元中可以保持高達12000mg/l的MLSS，同時，生物反應器中污泥的停留時間很長，以致引起超濾出水的COD主要是低分子量的物質，該系統(tǒng)最顯著的特點是出水不含懸浮固體或細菌。對聚丙烯腈，聚烯烴和聚砜膜的實驗表明，聚砜的水通量最小。實驗采用的超濾膜的截留分子量一般在20000-50000。他們也采用生物反硝化與超濾相結合的工藝對糞便污水處理的實驗研究。在常規(guī)的糞便污水處理中，高效生物反硝化過程是在極高的MLSS濃度下進行的，因此，固液分離過程的進行，即使采用離心機也常常發(fā)生活性污泥膨脹或浮沫。在這種情況下生物反硝化過程的出水中，懸浮物濃度就很高，由混凝，過濾，臭氧氧化和顆粒活性炭組成的三級或高級處理過程就容易超負荷，使最終出水惡化而不能達到出水排放標準。而采用超濾來代替重力或機械分離過程，再加上三級處理，可使整個系統(tǒng)的組合達到最優(yōu)化。
采用超濾后，懸浮固體，膠體和高分子量有機物(根據所使用的膜能攔截的分子量而定)都可望得到徹底分離；同時，系統(tǒng)的設計和運行也得到優(yōu)化，從膜過濾過程中連續(xù)回流到生物反硝化反應器中的高濃度活性污泥起到了穩(wěn)定反應器中污泥濃度及產生高質量出水的作用。三級處理進水中少了大膠體和懸浮固體還有其他好處，諸如臭氧氧化效率高及顆粒活性炭濾器的沖洗頻率降低等。超濾器的設計水通量在驅動壓力為0.15-0.3MPa時為1.0-1.5m/day。清洗方法為采用濃度為100-200mgCl2/l的次氯酸鈉溶液在超濾膜組件中每二周循環(huán)流動1-2小時。實驗證明，這種清洗方法適合于日常操作。該系統(tǒng)的出水中，BOD，SS，CODMn，Tn和Tp分別可望達到5mg/l，0mg/l,35mg/l,20mg/l和小于0.3mg/l。其投資和運行費用少于或等于傳統(tǒng)生物反硝化廠，此外，該系統(tǒng)的占地小，操作人員少。
五、MBR將廢水凈化回用
該技術包括一個在0.3MPa壓力下進行的加壓生物反應器，一個截留活性污泥的超濾設備和一個納濾設備。納濾濃縮液回流到生物反應器，以提高生物降解能力和出水水質，超濾膜的水通量在100-200L/m2hr之間，納濾膜的水通量為0.05L/m2hr。在生物反應器中，微生物濃度極高(20-40kgMLSS/m3)，但剩余污泥的產生量相當小，為進水COD的0.7-1.0%。采用該工藝對棉紡廢水處理的中試研究表明，進水COD濃度為2778mg/l時，加壓生物-超濾的出水COD濃度為119mg/l，納濾出水的COD濃度為15mg/l，在該廢水處理中，由于納濾膜對氯離子有高滲透性，沒有出現(xiàn)氯離子累積現(xiàn)象。來源：中國環(huán)保頻道
