上流式厭氧污泥床反應(yīng)器—膜生物反應(yīng)器組合工藝處理聚醚廢水的工程研究

許曉鋒,劉響響, 許旅強(qiáng)，丁曉明，王 浩

(浙江旺能生態(tài)科技有限公司，浙江 湖州 313000)

1 引言

聚醚是由醚或環(huán)氧化物經(jīng)聚合形成的含較多醇羥基的高分子化合物[1]，是聚氨酯合成材料的原料之一，以聚醚為基礎(chǔ)合成的聚氨酯產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)電、航空、車輛、建筑、紡織等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)聚醚工業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)能和需求量年增長(zhǎng)率達(dá)到7.0%～9.0%，但產(chǎn)生的污水也使環(huán)境受到了很大程度的污染[2]。

目前，一般采用厭氧—好氧組合工藝處理聚醚廢水[3]，由于厭氧處理工藝需要保持較高的微生物數(shù)量、較長(zhǎng)的污泥泥齡和較短的水力停留時(shí)間(HRT)，否則會(huì)造成系統(tǒng)微生物無(wú)法有效生長(zhǎng)，降低了系統(tǒng)處理效率和處理負(fù)荷[4]。膜分離技術(shù)與厭氧工藝的組合則可克服以上不足，膜組件提供穩(wěn)定且高效的微生物截留效果，使得反應(yīng)器內(nèi)的污泥齡很長(zhǎng)[5]，這是一種處理難以生物降解的高濃度有機(jī)廢水的有效方法[6，7]。本研究采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)—膜生物反應(yīng)器(MBR)組合工藝處理廢水。

2 工程概況

2.1 廢水水質(zhì)

江蘇某化工企業(yè)聚醚廢水處理量為80 m3/d，該廢水的COD濃度較高，且BOD/COD低，可生化性差，廢水指標(biāo)如表1所示。廢水中不僅含有低分子的環(huán)氧化物聚合單體，而且還含有高分子的聚醚大分子化合物，這些大分子采用常規(guī)的物理和化學(xué)方法難以去除，而且生化技術(shù)也難以有效地降解[8，9]，是難降解有機(jī)化工廢水中難度較大的一類廢水[10]。

2.2 工藝流程

由圖1可以看出，聚醚廢水與生活污水進(jìn)入集水池混合，由于集水池的污水濃度很高，工藝中增加微電解塔和缺氧水解池工藝[11]，使得后期的UASB、MBR有機(jī)負(fù)荷降低，從而保證廢水生化階段的效果以及整個(gè)處理工藝的穩(wěn)定性和可操作性，經(jīng)污泥濃縮被攔截的活性污泥回流到UASB反應(yīng)器，確保反應(yīng)有足夠的污泥濃度，減少污泥流失。

表1 水樣主要指標(biāo)

圖1 廢水處理工藝流程

3 MBR管式超濾膜工藝

UASB反應(yīng)器出水口的活性污泥混合液通過(guò)管道過(guò)濾器，進(jìn)入MBR管式超濾膜系統(tǒng)，活性污泥混合液通過(guò)低錯(cuò)流的過(guò)濾方式，進(jìn)行過(guò)濾分離，管式超濾膜攔截水中的懸浮物和活性污泥，被攔截的活性污泥經(jīng)污泥濃縮后回流到UASB反應(yīng)器，每隔一段時(shí)間對(duì)膜進(jìn)行反沖洗保證膜的產(chǎn)水通量，當(dāng)膜污染達(dá)到一定程度后，對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗來(lái)恢復(fù)膜通量。出水水質(zhì)保證SS小于1 mg/L。

3.1 管道過(guò)濾器

采用轉(zhuǎn)刷式自清洗管道過(guò)濾器，過(guò)濾精度為800 μm，具有耐污量大、耐壓力高、安裝清洗便利等優(yōu)點(diǎn)[12]。主要的過(guò)濾材料包括316 L不銹鋼多孔板、316 L不銹鋼編織網(wǎng)及316 L不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)等。轉(zhuǎn)刷式自動(dòng)化清洗管道過(guò)濾器屬于粗過(guò)濾器，其安裝在進(jìn)水管道上能有效除去液體中的大顆粒雜物及水中懸浮物，過(guò)濾水質(zhì)，改善后續(xù)設(shè)備、膜組件、儀器儀表及管道等的工作環(huán)境。

3.2 膜組件

管式超濾膜的膜組件采用特里高管式超濾膜(德國(guó)原裝進(jìn)口)，內(nèi)壓出水工藝，材質(zhì)采用偏氟乙烯(PVDF)，具有親水性、抗酸堿性、耐腐蝕性、高膜通量、高產(chǎn)水率和不易附著污染物的優(yōu)點(diǎn)。超濾膜的過(guò)濾形式為錯(cuò)流過(guò)濾，相比于其它過(guò)濾形式可以得到更加潔凈的出水。管式超濾膜出水無(wú)細(xì)菌等微生物，無(wú)懸浮物，對(duì)后續(xù)納濾或反滲透深度處理具有很好的保護(hù)作用。

3.3 加藥系統(tǒng)

系統(tǒng)組成：加藥系統(tǒng)一般包括化學(xué)藥劑配制箱、膜清洗泵、加藥管道、閥門組件及自動(dòng)化儀表等。

清洗原理：利用一種化學(xué)藥劑或多種化學(xué)藥劑的組合與附著于超濾膜表面的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)膜清洗的效果，一般可選用的化學(xué)藥劑如下。

(1)針對(duì)有機(jī)物污染及微生物污染廢水，選用0.1%(質(zhì)量百分比，下同)氫氧化鈉溶液+0.2%次氯酸鈉溶液的配比溶液。

(2)針對(duì)鐵污染及碳酸鹽結(jié)晶污堵廢水，選用1%～2%(質(zhì)量百分比)檸檬酸溶液或0.1 mol/L(物質(zhì)的量濃度，下同)草酸溶液或0.1 mol/L鹽酸溶液。

3.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用針對(duì)膜處理工藝開(kāi)發(fā)的全自動(dòng)超濾控制系統(tǒng)，其組成包括中央集中控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)就地控制系統(tǒng)，采用中央集中控制與現(xiàn)場(chǎng)就地控制兩種控制方式，可通過(guò)人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行異常的報(bào)警提示和運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理。

采用變頻控制器(可選配件)對(duì)進(jìn)水泵、循環(huán)泵、膜清洗泵進(jìn)行控制，以達(dá)到優(yōu)化超濾工藝性能，確保生產(chǎn)安全連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)超濾膜組件運(yùn)行壽命，降低工藝能耗，降低運(yùn)行成本，便于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與管理的目的。

為了確保生產(chǎn)的自動(dòng)、連續(xù)、穩(wěn)定和工藝設(shè)備的安全運(yùn)行，共設(shè)置了以下水泵與水箱的液位聯(lián)鎖控制：①超濾進(jìn)水泵和進(jìn)水水箱的高位與低位開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖控制。當(dāng)降到低液位時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)閥門，防止水泵抽空及磨損；當(dāng)升到高液位時(shí)，自動(dòng)報(bào)警提示，防止加壓、溢流等狀況發(fā)生。②循環(huán)泵、膜清洗泵與超濾出水水箱液位的聯(lián)鎖。在加藥清洗時(shí)，當(dāng)降到低液位時(shí)，膜清洗泵、供水泵自動(dòng)停機(jī)，防止水泵空轉(zhuǎn)及磨損。

4 設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

主要構(gòu)筑物和設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

4.2 MBR系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)廢水處理量為80 m3/d，計(jì)算得到共需要5支6寸3米管式膜組件，組成1組系統(tǒng)，見(jiàn)表3、表4。

表3 管式膜組件參數(shù)

5 運(yùn)行效果

工程于2015年1月建成調(diào)試，至2016年2月投入運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，COD達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，總?cè)コ士蛇_(dá)99%以上2016年工程驗(yàn)收COD監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 每組組件整體運(yùn)行參數(shù)

表5 COD監(jiān)測(cè)結(jié)果

6 結(jié)論

利用UASB—MBR組合工藝處理聚醚廢水是可行的，COD 總?cè)コ士蛇_(dá) 99% 以上，出水COD質(zhì)量濃度為135 mg/L，達(dá)到了GB 8978—1996的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。