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本文以印染废水为处理对象,采用自行研制的水解酸化+复合式膜生物反应器处理系统,对该系统处理印染废水的特征以及膜生物反应器运行的工艺参数、污泥性能、操作条件、污泥膨胀特性变化和控制措施等方面进行研究。
采用正交试验方法,对不同水力停留时间、污泥浓度、溶解氧下膜生物反应器中有机物去除特性进行研究,确定最佳组合,分析了三个参数对COD去除率的影响以及系统维持稳定运行的工艺参数范围。当系统进水COD浓度在500~2000 mg/L之间,COD、色度去除率平均值分别为92.6%、76.7%,相应出水COD浓度在42~80 mg/L,色度小于16倍。COD 容积负荷和污泥负荷对出水水质有影响,容积负荷和污泥负荷分别在1.16~2.89kg/m<3>·d和0.13~0.27 kg/kg·d之间时,出水COD浓度小于80 mg/L,膜生物反应器具有较强的抗冲击负荷能力,同时在长时间内可维持较高的去除率,维持系统稳定运行。该容积负荷是传统活性污泥法中容积负荷的1.5~3.0倍。
运行过程中,膜生物反应器中悬浮性活性污泥增殖较快,污泥浓度较高,污泥体积指数在120~180mL/g之间,较传统活性污泥法中污泥体积指数大,沉淀性能较差。反应器中微生物种类和数量较少,微生物相与处理效果有一定的指示关系,指示性微生物随废水温度的变化有所不同。
研究表明,悬浮性活性污泥浓度、废水温度过高时,容易引起膜生物反应器中溶解氧的严重不足,导致污泥膨胀。污泥膨胀对膜生物反应器出水水质和膜污染有不利影响,发生污泥膨胀时,微生物对有机物的降解性能变差,出水COD浓度上升,去除率下降。膜过滤压力增加较快,膜过滤压力变化速率是正常运行时膜过滤压力变化速率的3倍。本试验对控制污泥膨胀的方法进行了研究对比,表明投加双氧水和提高曝气量均可增加水中的溶解氧。通过增加曝气量来提高反应器中溶解氧速度较慢,投加双氧水可在短时间内大幅度提高水中的溶解氧,系统处理效果恢复较快。
试验中,膜透水量保持在190~220L/h之间,悬浮性活性污泥浓度在5.0~6.0g/L之间,曝气量为6.0~7.0m<3>/h之间,膜过滤的适宜压力为0.016MPa。水力停留时间对实际运行中膜过滤压力有较大的影响,比较了水力停留时间为7h、9h和10h时膜过滤压力变化情况,水力停留时间为7h时膜过滤压力上升速率最大。本试验中,膜生物反应器水力停留时间维持在9~10h之间,膜组件采用在低压操作模式下运行,可较长时间维持较高膜透水量,膜操作压力变化缓慢。膜受到污染后,采用水力清洗方法对膜通量进行恢复。