重力流膜生物反應(yīng)器處理灰水效能及膜通量穩(wěn)定特性研究.pdf

1、隨著水資源短缺問題日益加重，污水回用越來越受到重視?；宜浅藥鶑U水以外的生活污水。與生活污水相比，灰水中含有較少的致病細(xì)菌、病原體和總氮，因此，灰水的處理與回用受到越來越廣泛的關(guān)注。膜生物反應(yīng)器（MBR）具有出水水質(zhì)好、對微生物和細(xì)菌完全截留、占地面積小和易于模塊化操作等優(yōu)點，是污水及灰水處理與回用的重要工藝。然而，M B R運行過程中產(chǎn)生的膜污染問題，以及隨之帶來的增加操作復(fù)雜程度、能耗和運行費用等問題，阻礙了MBR工藝大規(guī)模推廣

2、和應(yīng)用。針對MBR的這些問題，本論文開發(fā)出低壓式重力流膜生物反應(yīng)器工藝（GDMBR），該工藝具有運行壓力低（5-20 kPa）、無（少）需物理清洗和化學(xué)清洗等特點。論文將其應(yīng)用于分散式的灰水處理與回用領(lǐng)域。
　　本論文首先考察了不同溶解氧（DO）濃度下（高DO：6.0-6.5 mg/L；低DO：0.5-1.0 mg/L），GDMBR去除灰水中有機(jī)物和營養(yǎng)鹽的效能問題。結(jié)果表明：在運行初期，高DO情況下GDMBR對COD和TOC的去

3、除效果都略好于低DO情況。但在運行后期，兩個GDMBR對有機(jī)物的去除效果基本相同，且出水水質(zhì)均滿足中水回用標(biāo)準(zhǔn)。對污泥混合液的表征結(jié)果表明，高DO情況下，GDMBR混合液中的溶解性有機(jī)物（SMP），包括：生物聚合物、腐殖質(zhì)和腐殖質(zhì)基本單元的濃度都不同程度的低于低DO情況。隨著運行時間增加，無論DO濃度高低，GDMBR對生物聚合物去除效能都逐漸提高。其主要原因是GDMBR膜表面的污泥濾餅層對混合液SMP中的生物聚合物起到強(qiáng)化去除作用，而對

4、腐殖質(zhì)類物質(zhì)和低分子量揮發(fā)酸等沒有強(qiáng)化去除作用。高 DO情況下，更有利GDMBR去除氨氮和總氮，出水水質(zhì)可達(dá)中水回用標(biāo)準(zhǔn)；而低 DO情況下，GDMBR去除氨氮和總氮的效果不明顯。
　　其次，論文探討了不同DO濃度下GDMBR出水通量的穩(wěn)定特性，以及相應(yīng)的膜污染機(jī)理。結(jié)果表明：無論DO濃度高低，GDMBR經(jīng)過40天后出水通量都可以達(dá)到穩(wěn)定。高DO下，出水通量穩(wěn)定在2 L/m2h左右，膜的滲透性穩(wěn)定在0.4 L/m2hkPa左右；低D

5、O下，出水通量穩(wěn)定在1L/m2h左右，膜的滲透性穩(wěn)定在0.2 L/m2hkPa左右。低DO下，水力可逆阻力和生物濾餅層阻力顯著增加；同時，水力不可逆阻力和膜孔堵塞阻力也略有增加。其原因是，在低DO下，懸浮污泥的活性降低，分解有機(jī)物的能力降低，產(chǎn)生大量的SMP類物質(zhì)（尤其是生物聚合物），并積累在膜表面的污泥濾餅層中，導(dǎo)致污泥濾餅中的EPS 含量（蛋白質(zhì)和多糖）明顯升高，增加了濾餅層阻力。與高 DO相比，低 DO下濾餅層中的污泥活

6、性降低，濾餅層的厚度大以及表面粗糙度小，說明生物捕食作用可能減弱，因而無法形成非均相的松散的結(jié)構(gòu)。此外，DO濃度影響EPS在濾餅層中的分布，高 DO下，濾餅層中細(xì)胞、蛋白質(zhì)和多糖分布相對均勻；而低 DO下，污泥細(xì)胞分布在生物濾餅層外側(cè)，而蛋白質(zhì)和多糖位于生物濾餅層的內(nèi)側(cè)更接近于膜表面。因此，帶來更嚴(yán)重的膜污染。
　　最后，論文討論曝氣剪切力對GDMBR出水膜通量穩(wěn)定性和膜污染的影響。結(jié)果表明，當(dāng)膜表面存在曝氣剪切力時，在運行初期可

7、緩解膜污染，但隨著運行時間的增加，剪切力的存在加重膜污染。無剪切力作用下，GDMBR出水通量可穩(wěn)定在2 L/m2h；而有剪切外力作用下，出水通量不能達(dá)到穩(wěn)定，到運行末期出水通量降至0.5 L/m2h。阻力分析表明，剪切力主要增加了水力可逆阻力和濾餅層阻力；同時，也增加了一部分水力不可逆阻力和膜孔阻塞阻力。因此，曝氣吹脫不宜用來控制低壓GDMBR的膜污染。曝氣剪切力雖然降低膜表面生物濾餅層的厚度和粗糙度，但增加了濾餅層的密實程度，降低濾餅