摘要：介紹膜生物反應器處理工藝脫氮機理、工藝特點和處理氮肥行業(yè)廢水的試驗過程,并對試驗結果進 行了分析,為氮肥行業(yè)廢水處理提供了新的技術線路。

關鍵詞：膜生物反應器　脫氮機理　氨氮　廢水處理

1　水處理工藝脫氮機理

膜生物反應器(Membrane Bioreactor,簡稱 MBR),是由膜分離和生物處理結合而成的一種新型、高效污水處理技術。滄州大化股份有限公司為進一步提高廢水排放達標率和實現(xiàn)污水回用的目的,多年來一直致力于尋求一條經(jīng)濟合理的氮 肥行業(yè)廢水處理途徑,為此,在進行多方面的技術考察、交流和研究的基礎上進行了MBR處理工藝的試驗研究。工業(yè)含氮廢水其脫氮機理包括硝化作用和反硝化作用兩個基本過程。硝化作用是指由氨氮轉化為硝態(tài)氮的過程,該過程主要依靠亞 硝化細菌和硝化細菌兩類好氧自養(yǎng)菌來完成。它包括兩個步驟:第一步為亞硝化過程,由亞硝酸菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽;第二步為硝化過程,由硝酸菌將亞硝酸鹽進一步氧化成硝酸鹽。反硝化作用是將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氣態(tài)氮的過程, 是由一群異養(yǎng)型微生物在無分子態(tài)氧的條件下進行的。

2　MBR處理工藝

2·1　MBR工作原理

MBR技術首先通過活性污泥來去除水中可生物降解的有機污染物,然后采用膜組件強制截 留生物反應器中的活性污泥以及絕大多數(shù)的懸浮 物,實現(xiàn)凈化后水和活性污泥固液分離,由此強化 了生化反應,提高了污水處理效果和出水水質。 MBR處理中試工藝流程見圖1。

2·2　MBR處理工藝特點

1)處理效率高,出水可直接回用。由于中空 纖維膜對生化反應器的混合液具有高效的分離作 用,可徹底將污泥與出水進行分離,故可使出水的 SS及濁度接近于零。同時由于活性污泥的損失 幾乎為零,使得生化反應器中的活性污泥濃度可 比傳統(tǒng)工藝高出2~6倍左右,大大提高了脫氮能 力。

2)系統(tǒng)運行穩(wěn)定、流程簡單、設備少、占地面 積小。由于MBR技術的活性污泥濃度高,因此裝 置的容積負荷大;對進水波動的抗沖擊性能好,運 行穩(wěn)定。此工藝除了可大大縮小生化反應器—曝 氣池的體積,使設備和構筑物小型化以外,甚至可 以省去初沉池,也不需要二沉池,就使得系統(tǒng)占地 面積減少。

3)污泥齡長,剩余污泥量少。當污泥濃度 高,而進水負荷低的情況下,系統(tǒng)中營養(yǎng)與微生物 比率(F/M)低,污泥齡變長。當F/M維持某個 低值時,活性污泥的增長接近為零,這就降低了對 剩余污泥的處理費用。

4)操作管理方便,易于實現(xiàn)自動控制。由于 膜分離可使活性污泥完全截留在生物反應器中, 使得生物反應器中的水力停留時間(HRT)和污泥 停留時間(SRT)是完全分開的,故可靈活、穩(wěn)定地 加以控制;同時,非常易于實現(xiàn)自動控制,提高了 污水處理的自動化水平。

3　MBR處理工藝試驗

3·1　試驗過程

1)養(yǎng)生馴化階段。將所需處理的廢水用泵 提升從試驗裝置的進水端開始,充滿試驗裝置,然 后停止進水,打開曝氣,并投加活性污泥菌種,在 控制合適的溶解氧、pH值、水中氮和磷等營養(yǎng)物 質的環(huán)境下悶曝養(yǎng)生5d;小流量進水,置換裝置 內已有的水質,在污染物濃度不高的情況下,對已 成長的微生物進行培養(yǎng)和馴化,使之適應所處理 廢水的環(huán)境,馴化時間為15d。

2)穩(wěn)定處理階段。馴化15d后,逐漸調整進 水量由小到大逐漸遞增,水力停留時間達12h時, 進水量為1m3/d。控制進水量保持在1m3/d,調 整氣水比為8∶1,運行15min停止出水沖洗2min,穩(wěn)定運行。穩(wěn)定處理時間為12d。

3)正常運行階段。穩(wěn)定處理階段過后,開始進入正常運行階段,繼續(xù)穩(wěn)定進水量為1m3/d,保持水力停留時間在12h,水氣比控制在8∶1,同時調整運行9min停止出水沖洗3min。每天對處理工藝各取樣點進行定時取樣,分析水中污染物含量。

3·2　試驗結果

馴化階段試驗裝置進、出口NH3—N和COD控制指標檢測結果見圖2和圖3。 穩(wěn)定處理階段試驗裝置進出口NH3—N和 COD檢測結果見圖4和圖5。

正常運行階段試驗裝置進、出口NH3—N和 COD控制指標檢測結果見圖6和圖7。

正常運行階段NH3—N和COD處理效果見圖 8。

3·3　結果分析

由圖2~7的試驗結果來看,MBR處理工藝 對氮肥行業(yè)廢水中COD處理效果明顯,其生化菌 種養(yǎng)生馴化階段較短,從第3天即顯現(xiàn)穩(wěn)定的效 果;穩(wěn)定處理階段、正常運行階段均能保持較高的 COD去除率,去除率基本在90%以上;出口COD 平均控制在30mg/L以下。

而對于NH3—N的處理,其生化菌種養(yǎng)生馴 化階段時間較長,NH3—N的處理效果不穩(wěn)定,在穩(wěn)定處理階段、正常運行階段能滿足要求,去除率 78%左右,基本達到排放標準:出口NH3—N平均 控制在2mg/L以下。

4　結論

1) MBR處理工藝對氮肥行業(yè)廢水中COD處 理效果明顯,去除率基本在90%以上;NH3—N處 理效果不十分穩(wěn)定,去除率78%左右,基本達到 排放標準。出水清澈透明、無異味。

2) MBR運行初期,在較低的壓力下就能獲得 較高的膜通量,但長期運行膜通量就會下降到一 個較低的水平,故而在實際操作過程中要注意膜 阻力和膜通量的變化,及時進行沖洗和維護以達 到較好的工作狀態(tài)。

3) MBR相對成本較高,運行過程中對操作、 維護有一定的要求;工程上采用這種組合工藝,也 必須要考慮到污水含油造成的膜污染問題,這在 一定程度上影響了該工藝的推廣。 
 
 

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