处理污水厂尾水的MBR/PAC组合工艺中试研究

张　萍（仙桃市环境保护科学研究所，湖北　仙桃　433000）



处理污水厂尾水的MBR/PAC组合工艺中试研究

张萍（仙桃市环境保护科学研究所，湖北仙桃433000）

在通过易引起与4mg/L结合MBR/PAC的40g/L生物反应器中，基于MBR投入粉末活性炭（PAC）的工艺来处理污水厂尾水。实验结果表明，MBR/PAC出水小于或等于BOD5，COD小于或等于18mg/L，氨氮小于或等于0.3mg/L，和浊度小于或等于0.2NTU，治疗效果优于MBR系统。PAC能够吸附降解有机物的膜污染，有效降低膜污染，减缓膜压力增长的趋势，保护膜组件和运行效果良好。气体清洗和反冲洗可以很好的保持膜的性能和离线清洗，基本上可以恢复膜的性能。

膜生物反应器（MBR）；粉末活性炭（PAC）；污水厂尾水

1　引言

生物反应器（MBR）是一种新型的污水处理技术结合了传统的结合活性污泥生物处理技术与膜分离技术。它具有处理效率高、出水水质好、工艺流程短、占地面积小、污泥产量低、易于实现自动控制的优点。炭具有较大的表面积和发达的孔隙，适合于微生物的附着、固定和生长，利用良好的吸附和生物降解作用，可有效地去除可溶性有机物。膜生物反应器与活性炭净化微污染水，水处理和污水处理，近年来已成为研究领域的热点之一。以某污水处理厂二级出水为原水，在MBR系统的基础上，添加粉末活性炭（PAC），一个MBR/PAC，和MBR组合工艺，膜生物反应器/PAC相比，组合工艺的处理效果，并作为MBR/PAC组合工艺应用于污水处理厂尾水深度处理参考。

2　试验材料与方法

2.1试验的装置（见图1）

反应器是一个长方体容器，外观尺寸80cm×120cm× 160cm，有效容积为1.2m3。配备了一套自动控制系统。根据液位高度控制其中的时间和反应器，使水泵的开关保持恒定，系统采用全自动连续运行的方式。曝气机通过设置在膜组件底部的多孔管连续进行曝气，提供所需的微生物降解的有机物溶解氧和表面上的膜形成剪切流，减少污泥沉积在膜表面上。

图1　装置流程图

2.2原水体的水质

试验原水对某污水处理厂进行二级处理，采用SBR工艺处理生活污水厂，四反应池轮流排水，水质差。如表1所示。

表1　试验进水水质

2.3污泥的培养

向反应器中投入40g/LPAC，一个黑色的稀浆混合料形成后加入水，与成膜成分反应器开始进行试验。运行一周发现少量絮状物和较低的微生物，两周后与活性炭结合有大量的菌胶团，可以看到少量的轮虫和钟虫、稳定运行效果良好。在微生物连续驯化的反应器中，适应污水水质的菌株不断富集，出水水质随着反应器运行时间的延长逐渐变好，反应器处理能力不断得到加强。同时，可以成功地进行污泥的培养。

3　结果讨论

3.1主要污染物的去除效果

3.1.1BOD5与COD的去除效果

MBR，MBR/PAC系统BOD5、COD的去除效果如图2～3，如图2所示，MBR出水BOD5约7mg/L，在实验的开始MBR/ PAC出水BOD5为40mg/L，对BOD5的MBR/PAC系统主要依靠有机质的PAC吸附去除，出水水质差；但与试验中微生物的增殖相比，继续加强系统的能力，BOD5可迅速降低。如图3所示。MBR出水COD小于或等于30mg/L。出水COD的MBR/ PAC系统是小于或等于18mg/L。实验开始时，对COD的去除MBR/PAC系统主要取决于PAC的副作用。当污泥微生物降解和成熟，发挥其含PAC层附着在膜表面的滤饼层的功能。因为有一个复杂的微生物群落结构，加强了对有机物的去除，特别是不易降解有机物的去除，确保出水水质（80%的COD去除率）。

图2　

图3　

图2与图3分别为MBR、MBR/PAC两系统对BOD5、COD的去除效果。

3.1.2氨氮与总氮的去除效果

图4M BR、M BR/PAC系统对氨氮的去除效果

由图4可以看出，MBR系统出水氨氮约3mg/L，在MBR/ PAC系统中，出水氨氮小于0.3mg/L。由于水中氨离子的存在出水氨氮，属于无机分子，膜的截留、活性炭吸附去除效果是非常有限的，在这两个系统的试验开始出水氨氮高；但当活性污泥培养成熟后，加入PAC作为硝化细菌的吸附和生长的载体，在MBR/PAC系统中硝化细菌的数量高于MBR系统，氨氮的去除效果更好，更稳定。实验结果表明，总氮去除率MBR/ PAC系统为30%，与MBR系统相比（15%的总氮去除率）增加辐度较大。MBR/PAC反应阻碍了溶解氧菌胶团的转移，污泥中无机物的积累和微生物增殖是由运动的MBR/PAC细菌交流形成的相对密集胶束，在胶束内部分布不均匀，表面有氧状态的氧气，但在低氧微环境，使系统具有同步硝化反硝化的条件下，有一定的总氮去除效果。但PAC不能形成厚的生物膜进行反硝化，因此并没有增加。所以总氮去除效果仍不理想。随着时间的延长，污泥浓度增加，硝化细菌和反硝化细菌在反应器中的硝化能力的积累加强。运行30d时，NO-3-N浓度已接近总氮浓度的反应器。

3.1.3对浊度的去除效果

实验结果表明，从0.4NTU的MBR系统出水浊度为0.2N TU，远远小于出水浊度MBR/PAC系统。由于产生的浊度颗粒的粒径大于膜的孔径，大部分的颗粒都可以通过截留膜的截留效果来去除。此外，PAC吸附颗粒物对MBR系统出水浊度低于PAC。

3.2膜性能的影响

3.2.1减缓过膜压力的效果

提高膜的压力速度比MBR系统要高，但随着时间的延长，增长放缓的趋势，跨膜压力MBR/PAC反应器在17d内，膜压器PAC系统显著低于MBR系统。这是因为，在PAC迅速附着在膜表面的实验开始后，加入PAC污泥浓度明显增加，混合气浓度增大，对速度的膜滤饼层的形成，导致MBR/PAC系统通过膜压力高于MBR系统；但随着时间延伸，PAC颗粒污泥絮体之间的相互作用，形成的粒径较大，絮体颗粒粘度小，污泥的沉降和过滤性能更好，增长趋势减缓了膜表面的滤饼和膜阻力的产生。

3.2.2MBR/PAC系统的膜清洗能力

在膜清洗系统MBR/PAC是在线清洗气水反冲洗操作的主要方法，必要时通过离线水洗。在操作过程中，有高强度和通气，每一个周期的间歇运行的气体洗涤。当曝气8h的膜压力增大到某一临界压力（0.06MPa），使用水冲洗，然后洗净，在清洗膜表面清洁残留的杂质。反冲洗和膜滤出水洗水。实验结果表明，在长期的系统的反拨作用降低时，油膜压力太大，需要先洗。离线先用一定压力的水冲洗，除去污泥夹带之间的膜，然后用0.5%的次氯酸钠和1%NaOH浸泡，清洗后，膜的透性恢复。从清洗效果来看，曝气清洗效果不显著，对膜通量恢复的影响很小，说明曝气可以去除污垢在膜表面有间歇抽吸过程已完全清除；在短期内，水反冲洗效果明显，跨膜压力大于在反冲洗迅速下降，但反冲洗几次后，跨膜压力前几次仍呈上升趋势，说明反冲洗很难去除的污染物去除效果差；离线冲洗及药物清洗效果最好，膜通量恢复，但复杂的操作和对膜元件损伤更大。

4　结束语

①相比与MBR工艺，MBR/PAC组合工艺对污水处理厂尾水出口有更好的治理效果：BOD5=4mg/L，COD小于或等于18mg/L，氨氮小于或等于0.3mg/L，浊度小于或等于0.2NTU。②PAC与污泥相互作用形成生物活性炭（BAC）、具有良好的吸附和降解容易造成污染的有机物膜，有效降低膜污染的程度，减轻压力膜的增长趋势，起到了很好的保护作用的膜组件。通过洗气和反冲洗可以很好的降低膜压力，离线清洗可以将膜压力值恢复到初始操作水平。

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张 萍（1973-），女，本科，主要从事环境影响评价和环境工程工作。

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2095-2066（2016）19-0019-02

2016-6-20