膜生物反應(yīng)器處理醬油廢水的試驗(yàn)研究

引　言

醬油在我國有著悠久的生產(chǎn)歷史，隨著醬油工業(yè)的發(fā)展，醬油生產(chǎn)廢水的排放量逐年增長。目前，我國醬油生產(chǎn)企業(yè)每年排放的廢水接近5×107m3。醬油廢水的水質(zhì)和水量隨其產(chǎn)品種類、制作工藝及季節(jié)的不同而有較大的變化。醬油廢水具有色度大、沖擊負(fù)荷變化大、污染物成分不穩(wěn)定、有機(jī)物濃度高、生化處理工藝污泥產(chǎn)量高等特點(diǎn)，是一種較難處理的工業(yè)廢水。雖然處理醬油廢水的方法很多，但目前還沒有特別有效的保證出水水質(zhì)的處理方法。

近年來，膜生物反應(yīng)器(MBR)由于處理效果好、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)受到污水處理界的關(guān)注。膜與生物處理工藝結(jié)合的膜生物反應(yīng)器已有40多年的歷史。膜生物反應(yīng)器技術(shù)最早出現(xiàn)于酶制劑工業(yè)。1968年，Wang等成功地運(yùn)用膜生物反應(yīng)器制取了酶制劑，之后，膜生物反應(yīng)器在酶制劑工業(yè)中的應(yīng)用研究不斷發(fā)展。近年來，隨著膜制造技術(shù)的進(jìn)步、膜質(zhì)量的提高和成本的降低，膜生物反應(yīng)器在污水處理及回用領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，膜生物反應(yīng)器更具實(shí)用價(jià)值，其在國外已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。而在我國，膜生物反應(yīng)器在污水處理領(lǐng)域的研究起步較晚，目前尚處于研究階段。

膜生物反應(yīng)器主要由膜組件和生物反應(yīng)器兩部分組成。根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式可將膜生物反應(yīng)器分為分置式和一體式兩類。分置式動(dòng)力費(fèi)用高，并且由循環(huán)泵高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力可能使某些微生物菌體失活。一體式膜生物反應(yīng)器能有效克服分置式的缺點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)形式也較分置式更為緊湊。

本文采用一體式膜生物反應(yīng)器處理醬油生產(chǎn)廢水，旨在探討膜生物反應(yīng)器處理醬油生產(chǎn)廢水的可行性及處理效果，為膜生物反應(yīng)器的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1　試　驗(yàn)

1.1　試驗(yàn)流程

試驗(yàn)裝置由3個(gè)系統(tǒng)組成:生物反應(yīng)器系統(tǒng)，曝氣系統(tǒng)和循環(huán)抽吸系統(tǒng)。試驗(yàn)流程為:醬油生產(chǎn)廢水進(jìn)入生物反應(yīng)器；在循環(huán)泵的作用下，儲(chǔ)水箱中的水經(jīng)射流器循環(huán)；反應(yīng)器中經(jīng)生物處理后的水通過膜組件進(jìn)入射流器，隨循環(huán)水一起噴入儲(chǔ)水箱，并從儲(chǔ)水箱的溢流口排出，見圖1。

1.2　主要設(shè)備

1)生物反應(yīng)器。反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，主體部分尺寸為800mm×350mm×700mm，有效容積210L。

2)膜組件。采用天津膜天膜工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的FP2t型中空纖維簾式膜組件。試驗(yàn)系統(tǒng)使用四片膜組件，膜面積為1m2/片，膜孔徑為012μm，其性能參數(shù)見表1。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)所用廢水為某食品公司的醬油生產(chǎn)廢水，污泥取自該公司廢水處理站內(nèi)的氧化溝。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)MLSS達(dá)到3500mg/L時(shí)進(jìn)行測(cè)試。

2.1　進(jìn)水濃度對(duì)出水COD的影響

試驗(yàn)結(jié)果顯示，進(jìn)水濃度對(duì)出水COD的影響較小。進(jìn)水COD在500～1200mg/L之間波動(dòng)時(shí)，膜生物反應(yīng)器均能保證比較穩(wěn)定的出水水質(zhì)，見圖2。分析原因可能是，膜的高效分離作用使系統(tǒng)維持了較高的污泥濃度，從而強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的處理效果，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

2.2　溶解氧對(duì)COD去除的影響

反應(yīng)器中溶解氧的量直接影響活性污泥的生長情況。溶解氧是通過單純擴(kuò)散方式進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)的，混合液需要有足夠多的溶解氧以保持強(qiáng)大的擴(kuò)散推動(dòng)力，才能將微生物好氧分解所需的氧“注入”微生物細(xì)胞體內(nèi)。好氧性細(xì)菌進(jìn)行有氧呼吸，以分子氧作為生物氧化過程的電子受體，環(huán)境中溶解氧濃度太低時(shí)，好氧性細(xì)菌便會(huì)因缺氧而影響其呼吸速率。

但若曝氣量過大，又會(huì)造成活性污泥自身分解，變得松散，嚴(yán)重時(shí)污泥上浮，不僅不能使COD去除率升高，反而會(huì)下降。如果不及時(shí)處理污泥上浮，將會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行。因此，通過試驗(yàn)研究膜生物反應(yīng)器中DO對(duì)各項(xiàng)污染指標(biāo)去除效果的影響，可以確定合適的曝氣量，對(duì)于節(jié)省處理系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用、降低處理成本具有重要意義。

由圖3可知，曝氣池中溶解氧維持在215～310mg/L時(shí)，系統(tǒng)對(duì)COD的去除率最高。反應(yīng)器中溶解氧過高或過低均會(huì)使系統(tǒng)對(duì)COD的去除率下降。

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