DO對水解酸化池與好氧MBR組合工藝運行效果的研究

李克林

(江蘇工業學院科技處,江蘇常州213164)

DO對水解酸化池與好氧MBR組合工藝運行效果的研究

李克林

(江蘇工業學院科技處,江蘇常州213164)

針對溶解氧(DO)和氣水比對水解酸化池與好氧MBR組合工藝處理污水效果的影響和能耗問題,從氣水比對DO的影響和DO對COD與色度去除效果的影響來討論氣水比、DO以及污水處理效果之間的最佳運行點。試驗結果表明,在ρ(MLSS)分別為5.81、4.25、2.19 g/L的運行條件下,MBR的最佳氣水比39∶1、28∶1、18∶1;DO變化速率隨污泥濃度的下降而升高,DO的變化對COD、色度的去除效果影響并不顯著。

溶解氧;氣水比;膜生物反應器;水解酸化池

膜生物反應器(Membrane Bioreactor,MBR)是近年來國內外研究與應用發展比較迅速的一種廢水處理新技術[1-2],它是高效膜分離技術與活性污泥相結合的新型水處理技術[3]。MBR利用膜的高效截留作用,將活性污泥截留在生物反應器內,主要利用以好氧菌為主體的微生物種群對污染物進行降解,使污水得以凈化[4]。本文針對溶解氧對出水效果的影響,通過試驗分析,尋求一個氣水比、溶解氧以及污水處理效果之間的最佳運行狀況。

1 試驗裝置及方法

1.1 試驗裝置

試驗采用的水解酸化池與好氧MBR組合工藝見圖1。

圖1 水解酸化池與好氧MBR組合工藝流程

水解酸化池的有效容積為120 L,好氧MBR的有效容積為70 L。采用中空纖維膜組件,膜材質為聚偏氟乙烯(天津膜天膜工程有限公司制造),耐腐蝕、耐高溫,膜孔徑為0.2μm,膜的表面積為1 m2,膜組件長度為0.5 m。曝氣裝置的曝氣量由空氣流量計進行調節,控制在0.3～0.5 m3/h,從而保持DO濃度在1.8～2.6 mg/L。試驗進水由潛水泵從進水箱送入水解酸化池,經過水解酸化溢流進入好氧MBR,再經生物反應器內微生物自身分解代謝作用使得有機物得以去除,最后經中空纖維膜出水?？諝庥煽諌簷C經流量計由微孔曝氣裝置進入反應器。

1.2 試驗的運行及控制

試驗用水取自陜西第二印染廠調節池中的廢水。該廢水組分復雜,COD在450～1300 mg/L之間。試驗運行期間水質情況列于表1。厭氧接種污泥取自西安鄧家村污水處理廠污泥硝化車間,活性良好;好氧接種污泥取自陜西第二印染廠二沉池。

表1 印染廢水水質

試驗污水處理量為24～120 L/d;好氧反應器的運行參數見表2。除取樣外,MBR系統不另外排泥[5],實際的污泥齡在100 d左右。先啟動水解酸化池,采用遞增負荷的方式,進水量逐漸增大,然后啟動好氧MBR。經過7 d的培養和馴化,污泥的絮狀結構明顯增多,顏色由黑色逐漸變成灰褐色,用顯微鏡觀察發現存在一定數量的鐘蟲、輪蟲等原生動物,此時認為污泥的培養馴化已經完成。

表2 好氧反應器的運行參數

2 結果與討論

2.1 不同污泥濃度下氣水比對溶解氧的影響

本試驗針對NBR設計中常見的污泥濃度考察污泥濃度及氣水比對溶解氧的影響。

2.1.1 平均污泥質量濃度為5.81 g/L

在此污泥質量濃度下,氣水比由30∶1緩慢調升至45∶1,隨著氣水比的升高,DO緩慢上升。由圖2、3分析,在氣水比為39∶1時,DO上升速率最快,達到0.194 mg/(L·h),此時DO的質量濃度為2.15 mg/L,足以供應反應所需的氧。由此可見,在污泥質量濃度為5.81 mg/L時,39∶1為最佳運行氣水比。

圖2 MLSS變化時氣水比曲線圖

圖3 MLSS變化時DO曲線圖

2.1.2 平均污泥質量濃度為4.25 g/L

在此污泥質量濃度下,氣水比由20∶1上升到35∶1。由圖2、3分析,在氣水比為28∶1時,DO上升速率最快,達到0.225 mg/(L·h),此時DO為2.25 mg/L,滿足反應器中活性污泥反應的需氧量。此時的氣水比為污泥質量濃度為4.25 mg/L操作條件下的最佳氣水比。

2.1.3 平均污泥質量濃度為2.19 g/L

在此污泥質量濃度下,氣水比由15∶1升至25∶1,在運行48 h以后,氣水比升至19∶1,由圖2、3分析,此時DO的質量濃度上升速率最快,達到0.364 mg/(L·h),DO為2.83 mg/L,略高于MBR中的需氧量,能耗偏大。所以最佳工作點氣水比為18∶1,DO為1.85 mg/L,超過18∶1之后,DO量過大,導致曝氣能耗也過大。

2.2 DO對COD去除效果的影響

在平均污泥質量濃度為4.25 mg/L的運行條件下,DO對COD的去除效果影響如圖4所示。試驗結果表明,當DO大于7 mg/L(在25℃的條件下),MBR具有良好的COD去除效果,其平均去除率可達94.87%。隨著DO的降低,COD的去除效果有下降趨勢,DO在0.9～5 mg/L之間時,DO的下降對COD的去除效果沒有明顯影響,保持在89%以上。在DO小于0.6 mg/L時,MBR系統也能獲得較好的去除率。由此可見,在MBR中,DO的變化對COD的去除效果并不明顯。

圖4 DO變化時COD、色度去除率曲線圖

2.3 DO對色度去除效果的影響

試驗期間膜生物反應器對色度的去除率曲線見圖4所示。厭氧作用對脫色具有較好的效果,此工藝中厭氧階段一直開啟,所以最后的出水色度很小,達到國家所要求的排放標準,平均去除率達90%以上。此過程中DO的變化還是如圖4所示,表明厭氧與好氧MBR工藝的脫色效果好,且受DO影響作用不大。

3 結論

3.1 本試驗在污泥質量濃度分別為5.81、4.25、2.19 g/L運行條件下,MBR的最佳運行氣水比相應為39∶1、28∶1、18∶1,此時的DO能夠供應反應所需的能量,并能有效的節省曝氣能耗,降低經濟成本。

3.2 在水解酸化池與好氧MBR組合工藝中,DO變化速率隨污泥質量濃度的下降而升高;DO的變化對COD的去除效果不明顯,對色度的去除效果也不明顯。

[1] Stephenson T,Judd S,Jefferson B,et al.Membrane bioreactors for wastewater treatment[M].London:IWA Publishing, 2000:59-111.

[2] 鄭 祥,劉俊新.膜生物反應器的技術經濟分析[J].給水排水,2002,28(3):105-108.

[3] Gander M.Aerobic MBR for domestic wastewater treatment:a review with cost considerations[J].Separation and puification Technology,2000,20(18):119-130.

[4] 李 軍,傅金祥,汪 力,等.IMBR法處理洗裕污水的試驗研究[J].沈陽建筑工程學院學報,2003,19(1):53-58.

[5] 鄭 祥,劉俊新.水解酸化池與好氧MBR組合工藝處理毛紡印染廢水試驗研究[J].環境科學,2004,25(5):102-105.

Study on the Results of Dissolved Oxygen in the Combined Process of Hydrolytic Acidification Pond and MBR

LI Ke-lin

(Technological Division of Jiangsu Polytechnic University,Changzhou 213164,China)

In view of the influence and energy consumption of dissolved oxygen(DO)and air-water ratio on the treatment effect of effluent water with a combined process of an hydrolytic acidification pond and MBR,the effects of airwater ratio on DO and the effects of DO on the removal of COD and color was discussed in this paper.And the optimum working point of air-water ratio and dissolved oxygen was found for good treatment effect.The results showed that when theρ(MLSS)were 5.81,4.25,2.19 g/L respectively,the optimum corresponding operating air-water ratio of MBR were 39∶1,28∶1,18∶1.The variation rate of dissolved oxygen increased with the decreasing of sludge concentration.The variation of DO on the COD and color's removal effects was not significant.

dissolved oxygen;air-water ratio;MBR;hydrolytic acidification pond

X703.1

A

1674-2842(2010)01-0026-03

2009-07-16

李克林(1981-),助研,主要從事水污染治理。E-mail:likelin@em.jpu.edu.cn