水(shui)處(chu)理(li)技術: 膜—生物反(fan)應器是(shi)把(ba)生物處(chu)理(li)與膜分離(li)相結合(he)的一(yi)種(zhong)組合(he)工藝，它不(bu)僅能高(gao)效地進(jin)行(xing)固(gu)液分離(li)，得(de)到(dao)可以(yi)直接回用的穩(wen)定出(chu)水(shui)，而且可在生物反(fan)應池內(nei)維持高(gao)濃度(du)的微生物量，提高(gao)處(chu)理(li)裝(zhuang)置的容積負荷(he)，節省占地面積。此外，該工藝剩余污泥(ni)產量低，操作管(guan)理(li)方便。

洗(xi)浴污(wu)水(shui)(shui)大多(duo)產生于(yu)公共浴室、賓館等(deng)地，一般水(shui)(shui)量大而有機物含量低(di)，是污(wu)水(shui)(shui)資源(yuan)化的重(zhong)要水(shui)(shui)源(yuan)，經適(shi)當處(chu)理(li)后可回(hui)用于(yu)綠化、沖洗(xi)廁所(suo)等(deng)。

1　試驗(yan)裝(zhuang)置與方法

1.1工藝流(liu)程

一體式中空(kong)纖(xian)維膜(mo)(mo)—生(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應器的(de)(de)中試裝(zhuang)置設在清(qing)華大學(xue)東北浴(yu)室附近，用于處理學(xue)生(sheng)(sheng)浴(yu)室的(de)(de)洗浴(yu)污水，其工藝流程如(ru)圖1所示(shi)。整個裝(zhuang)置主要由生(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應池(chi)(chi)和膜(mo)(mo)組(zu)件(jian)(jian)兩部分組(zu)成(cheng)。生(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應池(chi)(chi)尺寸為0.9 m×0.93 m×2 m，有效容積為1.5 m3，內部被隔(ge)板(ban)分為升流區(qu)和降 流區(qu)兩部分。聚乙烯(xi)中空(kong)纖(xian)維微(wei)濾膜(mo)(mo)組(zu)件(jian)(jian)共(gong)有8塊，膜(mo)(mo)總面積32m2，分兩層置于反(fan)(fan)應池(chi)(chi)升 流區(qu)。膜(mo)(mo)組(zu)件(jian)(jian)下設有穿(chuan)孔(kong)管，曝氣量(liang)(liang)控制在35～50 m3/h。壓差(cha)(cha)計用于監測在運(yun)行過程 中膜(mo)(mo)過濾壓差(cha)(cha)的(de)(de)變化(hua)。液位控制器用于控制生(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應池(chi)(chi)液面使之恒定(ding)。電子流量(liang)(liang)計用于測定(ding)膜(mo)(mo)出水的(de)(de)瞬(shun)時流量(liang)(liang)和累計流量(liang)(liang)。

洗浴污(wu)水(shui)經(jing)0.9 mm的不銹鋼(gang)篩網過(guo)(guo)濾(lv)后(hou)進入高(gao)位水(shui)箱，再流入生物反應池，有(you)機(ji)物被活性污(wu)泥中的微(wei)生物分解(jie)，混(hun)合液在出水(shui)泵(beng)的抽吸作用(yong)(yong)下經(jing)膜過(guo)(guo)濾(lv)后(hou)形(xing)成(cheng)處理(li)出水(shui)。出水(shui)泵(beng)采用(yong)(yong)間歇方式運行，即開13min，停4 min。整個系統的設(she)計處理(li)能力(li)(li)為(wei)(wei)10 m3 /d，水(shui)力(li)(li)停留(liu)時(shi)間(HRT)為(wei)(wei)3.15 h，試驗過(guo)(guo)程沒有(you)人為(wei)(wei)排泥。

1.2試(shi)驗用(yong)水水質

試驗(yan)污水(shui)水(shui)質如表(biao)1所(suo)示。

1.3測試項目與方法

測(ce)試項目包括各種常規水質指(zhi)標(biao)，均采用(yong)國家環保局《水和廢水監測(ce)分析方(fang)法》中的標(biao)準方(fang)法進行監測(ce)。

2　試(shi)驗結(jie)果與分析(xi)

2.1污染物去除效果

圖2為原水、生物(wu)反應池上清液和膜過濾出水的COD變化情況(kuang)以及(ji)系統各(ge)部分對COD 的去除效果。

從圖(tu)2可以(yi)(yi)看(kan)出，整個系統(tong)對(dui)(dui)COD的(de)去(qu)除(chu)率(lv)(lv)為78.5%～100%，出水(shui)(shui)COD濃(nong)(nong)度穩定(ding)在(zai)(zai)40 m g/L以(yi)(yi)下(xia)。活性污泥對(dui)(dui)COD的(de)去(qu)除(chu)起(qi)(qi)到了(le)(le)主要作用(yong)，在(zai)(zai)進水(shui)(shui)COD為130～322mg/L的(de)情 況下(xia)，生物反(fan)應池上清液的(de)COD濃(nong)(nong)度一般都低于100 mg/L，但其處理性能不夠穩定(ding)，C OD去(qu)除(chu)率(lv)(lv)在(zai)(zai)42%～85%之間(jian)波動。膜(mo)對(dui)(dui)系統(tong)的(de)穩定(ding)出水(shui)(shui)起(qi)(qi)到了(le)(le)重要作用(yong)，彌補了(le)(le)生物反(fan)應池處理性能的(de)不穩定(ding)，提高(gao)了(le)(le)系統(tong)整體的(de)抗沖擊負(fu)荷能力(li)，使COD去(qu)除(chu)效率(lv)(lv)保持在(zai)(zai)較高(gao)水(shui)(shui)平。

圖3為原水、生物反(fan)應池(chi)上清液和膜(mo)過濾出水的陰(yin)離(li)子(zi)洗(xi)滌(di)劑(LAS)濃度變化及(ji)系統各部 分對LAS的去除效果(guo)。

由(you)圖3可見，生物(wu)反應池(chi)上清液和膜過濾出(chu)(chu)水(shui)中(zhong)LAS濃度基本相等，盡管進水(shui)LAS濃 度很高，在(zai)3.46～8.90 mg/L之間變(bian)化，但(dan)系統出(chu)(chu)水(shui)始終(zhong)＜0.2 mg/L。整個(ge)系統和 生物(wu)反應池(chi)部分對LAS的去除率均(jun)在(zai)98%以上。

以上結果說明LAS的(de)(de)去除主要(yao)靠生(sheng)物反應池中微(wei)生(sheng)物的(de)(de)分解作用，膜(mo)對LAS的(de)(de)截留(liu)作用很(hen)小(xiao)。

2.2系統(tong)出水(shui)水(shui)質

表(biao)2匯總了(le)系統穩定(ding)運行后的膜出(chu)水(shui)水(shui)質與建設(she)部頒布的生(sheng)活雜(za)用水(shui)回用標(biao)準(CJ25.1—19 89)的主要項(xiang)目比較。大腸菌群(qun)在(zai)運行前期(qi)未檢(jian)出(chu)，故在(zai)運行后期(qi)沒有繼(ji)續(xu)檢(jian)測(ce)，但發(fa)現膜內表(biao)面滋生(sheng)有微生(sheng)物，可能對出(chu)水(shui)會造成一定(ding)影響。其余各(ge)項(xiang)出(chu)水(shui)水(shui)質指標(biao)均滿(man)足雜(za)用水(shui)回 用標(biao)準，也就(jiu)是(shi)說(shuo)，膜出(chu)水(shui)只需經簡(jian)單消毒處(chu)理(li)就(jiu)可以安(an)全(quan)回用于沖廁、綠(lv)化、掃除、洗車等(deng)場合。

2.3容積負荷(he)與污泥負荷(he)

膜(mo)—生物(wu)反(fan)應器中(zhong)膜(mo)的(de)(de)高(gao)效(xiao)截留(liu)作(zuo)用使微生物(wu)全部(bu)截留(liu)于(yu)生物(wu)反(fan)應池中(zhong)，不僅維持(chi)了較(jiao)高(gao)的(de)(de) 污泥(ni)(ni)濃度和容積負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)(he)，而且可(ke)以增強反(fan)應池的(de)(de)抗沖(chong)擊負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)(he)能(neng)力(li)。在試(shi)(shi)驗過程中(zhong)，容積負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)(he)和污泥(ni)(ni)負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)(he)與(yu)傳統活性(xing)污泥(ni)(ni)工藝(yi)相(xiang)比波(bo)動較(jiao)大［容積負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)(he)波(bo)動于(yu)0.50～1.85 kgCOD/(m3· d)，污泥(ni)(ni)負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)(he)波(bo)動于(yu)0.33～2.02 kgCOD/(kgVSS·d)］，但這種波(bo)動沒有(you)對COD和 LAS的(de)(de)去除效(xiao)果產生影響，充分顯示了膜(mo)—生物(wu)反(fan)應器的(de)(de)抗沖(chong)擊負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)(he)能(neng)力(li)。此外，試(shi)(shi)驗 達到的(de)(de)最大容積負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)(he)UV為(wei)1.85 kgCOD/(m3·d)，相(xiang)當于(yu)活性(xing)污泥(ni)(ni)法的(de)(de)2～3倍。

2.4膜通量和膜過濾壓差的變化(hua)

為減(jian)緩啟動(dong)階(jie)段的膜(mo)(mo)污染，須分階(jie)段由小到大(da)控制膜(mo)(mo)通量。首(shou)先將膜(mo)(mo)通量控制在6.25 L/( m2·h)運行一段時間，然后(hou)逐步增(zeng)大(da)至(zhi)9.4L/(m2·h)、13.125 L/(m2·h) ，最后(hou)穩定(ding)于13.75 L/(m2·h)不變。運行125 d后(hou)，由于膜(mo)(mo)過濾壓差較高而重新將膜(mo)(mo)通量降低至(zhi)11 L/(m2·h)左右。

試(shi)驗運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)前期膜(mo)(mo)(mo)(mo)過(guo)(guo)濾(lv)壓差(cha)(cha)增(zeng)長迅速，經分析可能(neng)是由(you)于污泥(ni)沉積(ji)在膜(mo)(mo)(mo)(mo)表面所致，因(yin)此分別在運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)至第(di)34、60、90和(he)100 d時(shi)停止進、出水，只維持曝氣，企(qi)圖去除(chu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)面污泥(ni)層，對膜(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)過(guo)(guo)濾(lv)性能(neng)進行(xing)(xing)(xing)恢(hui)(hui)(hui)復。從膜(mo)(mo)(mo)(mo)過(guo)(guo)濾(lv)壓差(cha)(cha)的(de)變化情況來看，第(di)34 d和(he)60 d的(de)恢(hui)(hui)(hui)復效(xiao)果較好(hao)，但第(di)90 d以(yi)后的(de)恢(hui)(hui)(hui)復效(xiao)果不太好(hao)，尤其是第(di)100 d，幾乎無恢(hui)(hui)(hui)復效(xiao)果。運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)至21 6 d，膜(mo)(mo)(mo)(mo)過(guo)(guo)濾(lv)壓差(cha)(cha)上(shang)升(sheng)到了60kPa，運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)停止。

2.5膜污染(ran)分析

為了解造成(cheng)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)染的(de)(de)原因，運行第208 d時剪下(xia)一段膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)絲進行電(dian)鏡觀察(見(jian)圖(tu)4)。可(ke)以看出(chu)， 膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)外表(biao)面(mian)(mian)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)沉(chen)積(ji)情(qing)況很不均(jun)勻(圖(tu)4a)。在膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)絲內部負壓和(he)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)面(mian)(mian)紊(wen)流形(xing)成(cheng)的(de)(de)剪切(qie)力等雙重作(zuo)(zuo)用下(xia)，有些污(wu)泥(ni)(ni)(ni)在膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)外表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)局部沉(chen)積(ji)下(xia)來(lai)(lai)，這些沉(chen)積(ji)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)由絲狀(zhuang)真(zhen)菌(jun)(jun)(jun)、放線菌(jun)(jun)(jun)、球菌(jun)(jun)(jun)和(he)桿菌(jun)(jun)(jun)組成(cheng)。絲狀(zhuang)真(zhen)菌(jun)(jun)(jun)表(biao)面(mian)(mian)輪廊清晰，產生(sheng)的(de)(de)分(fen)泌物(wu)較少，而其余菌(jun)(jun)(jun)種(zhong)周圍(wei)(wei)都有厚(hou)厚(hou)的(de)(de)一層分(fen)泌物(wu)。這些分(fen)泌物(wu)不僅對(dui)凝結(jie)菌(jun)(jun)(jun)膠團起到了重要(yao)作(zuo)(zuo)用(圖(tu)4b)，還(huan)附(fu)著于(yu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)表(biao)面(mian)(mian)或進入(ru)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)孔道成(cheng)為膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)表(biao)面(mian)(mian)凝膠層的(de)(de)重要(yao)組成(cheng)物(wu)質(zhi)(圖(tu)4c)。另一方面(mian)(mian)凝膠層對(dui)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)外表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)污(wu)染相(xiang)當(dang)普(pu)遍，整體來(lai)(lai)看形(xing)成(cheng)得相(xiang)對(dui)均(jun)勻，但從小范(fan)圍(wei)(wei)來(lai)(lai)看厚(hou)度差異較大，變化于(yu)0～5μm之(zhi)間(圖(tu)4c)。

膜(mo)內表面(mian)(mian)微生(sheng)物(wu)的(de)(de)滋生(sheng)也(ye)(ye)是(shi)膜(mo)污染的(de)(de)一個重要原(yuan)因(圖4 d)。在膜(mo)的(de)(de)內表面(mian)(mian)均勻生(sheng)長了一層(ceng)以絲(si)狀真(zhen)菌為(wei)骨架、球菌和桿菌相附著(zhu)的(de)(de)薄(bo)薄(bo)的(de)(de)微生(sheng)物(wu)層(ceng)，這些微生(sheng)物(wu)也(ye)(ye)分泌出一些代謝產物(wu)，但(dan)比(bi)膜(mo)外表面(mian)(mian)少(shao)得多(duo)。膜(mo)內表面(mian)(mian)污染主(zhu)(zhu)要以微生(sheng)物(wu)層(ceng)為(wei)主(zhu)(zhu)。

3　結論

①一體式(shi)膜—生物反應(ying)器工藝用(yong)于(yu)處理并回用(yong)洗浴污(wu)水(shui)在技術上是可行的。試驗表明，無(wu)論(lun)進水(shui)水(shui)質如何(he)變化(hua)，均(jun)能得到(dao)優質而穩定的膜過濾出水(shui)：COD＜40mg/L、NH3-N＜ 0.5 mg/L、LAS＜0.2 mg/L，且無(wu)色無(wu)味(wei)、無(wu)SS，符合建設部頒布的生活雜(za)用(yong)水(shui)回用(yong)標(biao)準。

②在膜(mo)—生(sheng)物反應器中(zhong)活性污泥對COD和LAS的(de)去(qu)除起主要作用(yong)，而膜(mo)分離對維持穩定的(de)系統出(chu)水起到(dao)了重要作用(yong)。

③膜—生物反應(ying)器(qi)的 試驗(yan)容積負(fu)荷UV為(wei)0.50～1.85 k gCOD/(m3·d)，污泥負(fu) 荷Ua為(wei)0.33～2.02 kgCOD/(kgVSS·d)，二(er)者隨進水水質(zhi)波動較大，但由于膜—生物 反應(ying)器(qi)抗沖擊負(fu)荷能力較強，這(zhe)一波動沒有(you)影響系統出(chu)水水質(zhi)。

④系統(tong)在沒有對膜進行任何化(hua)學清洗的條件下連續運行了(le)216 d。

⑤電鏡觀察表明，膜外表面污泥層的沉積、凝膠層的增厚和膜內表面微生物的滋生是造成 膜污染的主要原因。
 
 

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