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动态膜生物反应器(DynamicMembraneBio-Reactor,DMBR)是动态膜技术和生物处理法相结合的污水处理新工艺。它采用微网基材代替传统的微滤膜,实际上是基材表面形成的污泥层起到截留污泥的作用。DMBR除了具备传统的膜生物反应器流程简单、占地面积小等优点,同时还具有膜组件成本低、动力消耗小、膜污染小等优势,具有较高的发展前景和研究价值。
本中试研究试验场所位于江苏常州某化工污水处理厂,该厂集中处理附近化工污水(包括电子、医药、电力等行业),水质种类多且复杂。本试验用水采用该厂厌氧池出水。本课题通过中试试验对动态膜生物反应器运行参数进行优化研究,以达到DMBR恒通量长期稳定运行及良好的有机物去除能力的目的,主要包括生物处理系统控制和膜参数控制试验研究。
DMBR生物处理系统控制研究表明:
1)DMBR系统对COD的去除主要是靠系统中混合液污泥的生物处理作用。要得到良好的有机物处理效果的关键是对生物处理进行控制。
2)在污泥浓度在18-20g/L的情况下,该厂化工污水生物处理的运行参数宜控制为:DO为2-3mg/L,进水COD浓度宜控制在3000mg/L左右,HRT为36h。
3)DMBR对进水有机负荷表现良好的抗冲击能力,进水COD浓度在1260-4775mg/L之间波动,平均有机负荷在0.05-0.09kgCOD/kgMLSS·d之间,COD去除率在78%以上,大部分达到81%。
4)DMBR对NH3-N的去除率重要影响因素是温度和进水有机负荷。在进水COD浓度低于2000mg/L,温度高于25-30℃时,系统对NH3-N表现了良好的去除能力:进水NH3-N在74.66-114mg/L之间时,出水NH3-N为5.88-23.44mg/L,平均去除率为83%。
5)DMBR系统对SS有很好的截留作用。
6)在进水COD浓度为1500-2500mg/L的条件下,DMBR与活性污泥法比较得出DMBR系统对COD的去除效果相当,但两者的污泥性质有很大的不同。
DMBR膜参数控制研究表明:
1)动态膜的新基材更易于形成;动态膜的形成时间(预涂时间)随预涂通量的增大、膜污染加剧而缩短,而MLSS的影响不大。预涂通量为100L/m2·h时,能较快形成动态膜且有利于后续运行。
2)动态膜的清洗可先内冲洗1min,内冲洗为气量30m3/h;再同时内外反冲洗6min,外冲洗气量为60m3/h。此清洗方式优于直接同时内外反冲洗。处理化工废水时,由于生物污染和无机污染的存在,必须进行化学清洗。
3)运行通量越大,通量衰减速度越快,运行周期越短,但不影响出水SS,适宜的运行通量为30L/m2·h;同一通量条件下,MLSS越高,动态膜越容易堵塞,而在30L/m2·h的通量条件下,MLSS对其的影响要大于40、50L/m2·h的通量条件下。
由于动态膜形成的过程中,活性污泥会进入膜腔,其中有些污泥难以冲出在压差作用下容易在膜面压实不易清洗,从而造成膜面或膜孔堵塞。甚至引起局部厌氧,影响到动态膜生物反应器的长期稳定运行。因而如何快速形成动态膜的同时将膜腔内积泥冲出是后期研究必须解决的重要问题。