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摘要：铁路某车站的生活污水采用膜生物反应器开展试验研究， 出水满足铁路车站中水工程回用要求，为铁路车站中水工程的设计奠定试验依据。
关键词：膜生物反应器；CODcr ；BOD5
膜生物反应器用于住宅小区生活污水处理的技术已日趋成熟，针对铁路车站的生活污水处理还没有工程实例。本试验是利用铁路某个车站的生活污水来开展试验研究的，通过各工艺因素对水质变化的影响，分析用膜生物反应器法处理车站生活污水的工艺条件与变化规律，为铁路车站中水工程的设计更加成熟化，并奠定了试验依据。
1试验装置与试验方法
1.1 装置与流程
膜生物反应器的中试工艺流程如图1所示。
图1反应器为矩形截面柱体，容积为1.5m3，内置中空纤维膜组件6个，每个膜面积为4m2，组件总面积为24m2。膜材料为中空纤维聚偏氟乙烯，孔径0.2μm。为了提供给微生物分解有机物所需的氧气，膜组件底部设置穿孔管曝气，运行中产生曝气紊，其气水比25:1，曝气量35～50m3/h。废水经过0.9mm的不锈钢筛网过滤后进入生物反应池，经活性污泥分解，混合液在出水泵抽吸的作用下经膜过滤后得到中水。出水泵采用的是间歇抽吸运行，抽吸频率为间歇式，即10min开4min关。
在该运行期间中无反洗，出水流量采用了阀门和流量计控制。压差计和压力传感器用于测定抽吸泵在工作运行中对施加在中空纤维膜上的过滤压力，HP75000是用于控制生物反应器液面，并监控和自动记录膜组件过滤压力。
该反应器自接种后开始运行，试验运行60天。在此期间，平均出水量400L/h, 无反冲洗、人工化学药剂冲洗及无人工排泥。
1.2 试验用水
该试验主要是处理生活污水，及取自车站内的化粪池，并投加了适量的工业葡萄糖，具体水质情况如图表1所示：
1.3 分析方法
项目测定包括：进出水和污泥上清液的CODcr、进水SS、污泥SS、MLSS和氨氮等。
CODcr是分析采用重铬酸钾法；氨氮分析纳氏试剂比色法；PH 值用PHS-2C精密级酸度计；浊度采用GDS-3B光电浊度计；细菌采用平板计数法；BOD5采用稀释接种法。
2 研究方法
本实验是检验膜的可应用性，采用位差驱动出水，低水头间断工作，尽量降低曝气量及动力消耗。实验是直接将中空纤维膜淹没在生物反应器水下，构成中空式生物床，为以后中水回用工程开发提供经验。
3 结果与讨论
实验条件：系统的D0值控制在3mg/L；反应器温度控制在15-20℃；HRT 6h;进水pH 值7.0-7.5。
实验设备经60天的实验运行，污水实验数据测得结果，详见表2
3.1 CODcr 和BOD5的去除
图2 表示了本系统的出水BOD浓度变化以及有机物的去除效果。但该生物反应器对可生化污染物的去除是非常有效，平均达到约95％。
3.2 悬浮物的去除
图3的试验结果表明，该膜生物反应器的出水中是不含悬浮颗粒，这就意味着膜组件对悬浮颗粒显示出高效的截流作用。因此，可以得出用中空纤维膜取代二沉池能够实现出水水质好的结论。
3.3 氮氮的去除
运行初始（在10天内)，氨氮的去除率仅有约60%;运行15天氨氮去除率达到了95%;继续运行三周的氨氮去除率始终稳定在95%以上，因此表明了膜的分离作用可促进了硝化菌在系统内的积累，从而使废水的氨氮被充分地硝化，其出水的氨氮浓度低于lmg/L以下。
3.4 污泥增殖
解决污泥增殖的问题，其根本是控制引起丝状微生物过度生长的具体环境因素。如实验中对温度、溶解氧、可溶性有机物、有机物浓度和有机物负荷的控制。
上述条件运行60天后，该反应器污泥的VSS/SS比在试验期间基本是无明显地变化，始终是维持在0.7～0.8间，说明了没有无机物在污泥中积累的出现。
3.5 膜污染过程分析
(1）膜通量变化
在本试验期间，膜通量出现三次小幅的回升，在没有采取任何措施的情况下，膜通量有了一定恢复，这主要说明是膜丝表面的污泥在重力作用下发生自然脱落而所至，因此，说明机械振动对减缓膜污染是有一定的作用。
(2）膜污染分析
在过滤初期，膜阻力来自本身的阻力，对污染物尚未产生很大的影响；随着过滤中的进行污染物进入膜孔，并阻塞了孔道，小于膜孔经的颗粒被吸附在了孔壁上，通量明显的下降。过滤中、后期，由于浓差极化，形成了凝胶层，活性污泥絮体开始沉积在膜丝的表面，使水通量进一步的下降，最后达到基本稳定。
(3）膜污染的清洗
通过以上的试验，选用机械清洗可使膜通量恢复到约65%，碱液清洗达到了72% , 酸液清洗能提高到76％。所以，膜通量的恢复应该以机械清洗为主，辅以化学清洗即可达到清洁的目的。
(4）膜组件长期稳定运行的控制条件
4结论
1、膜生物反应器是用于处理铁路车站生活污水能够达到回用水的标准，与传统的工艺比较，取代了二沉池及三级处理的工艺，设备体积小并且运行管理也简单。通过了60天的连续试验表明，不管进水水质如何变化，都能得到较好的出水，即CODcr<30mg/L、NH3-N
2、如水体COD去除率达到了90％以上，说明膜分离过程不仅可以除去部分COD，而且对保持了系统稳定，提高出水水质也起到决定性的作用。
3、如水体氨氮的去除率达到98％以上，其功效主要在于生物反应器的作用。
4、反应器内的水力循环条件，是影响膜分离效果及稳定运行的因素之一。
5、要做好系统的启动运行，并要注重膜组件的日常维护，而且要及时采取在线药剂清洗及空曝气等，是减缓膜污染延长稳定运行的重要举措。
参考文献:
[1] 孙玉林．王冠军等．建筑中水设计规范．中国计划出版社．2003.13 -14, 25～59.
[2] 颜春兰．小区中水回用及中水过滤消毒一体化设备的实验研究．重庆大学硕士学位论文，2005 .
[3]黃 霞膜-生物反应器污水处理回用技术的研究与应用．工业水处理．2002,8:15～17.
作者简介：刘宇，工程师；武汉，中铁第四勘察设计院集团有限公司环工处（430063），出生年月（1977.6）.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：膜生物反应器；CODcr ；BOD5
膜生物反应器用于住宅小区生活污水处理的技术已日趋成熟，针对铁路车站的生活污水处理还没有工程实例。本试验是利用铁路某个车站的生活污水来开展试验研究的，通过各工艺因素对水质变化的影响，分析用膜生物反应器法处理车站生活污水的工艺条件与变化规律，为铁路车站中水工程的设计更加成熟化，并奠定了试验依据。
1试验装置与试验方法
1.1 装置与流程
膜生物反应器的中试工艺流程如图1所示。
图1反应器为矩形截面柱体，容积为1.5m3，内置中空纤维膜组件6个，每个膜面积为4m2，组件总面积为24m2。膜材料为中空纤维聚偏氟乙烯，孔径0.2μm。为了提供给微生物分解有机物所需的氧气，膜组件底部设置穿孔管曝气，运行中产生曝气紊，其气水比25:1，曝气量35～50m3/h。废水经过0.9mm的不锈钢筛网过滤后进入生物反应池，经活性污泥分解，混合液在出水泵抽吸的作用下经膜过滤后得到中水。出水泵采用的是间歇抽吸运行，抽吸频率为间歇式，即10min开4min关。
在该运行期间中无反洗，出水流量采用了阀门和流量计控制。压差计和压力传感器用于测定抽吸泵在工作运行中对施加在中空纤维膜上的过滤压力，HP75000是用于控制生物反应器液面，并监控和自动记录膜组件过滤压力。
该反应器自接种后开始运行，试验运行60天。在此期间，平均出水量400L/h, 无反冲洗、人工化学药剂冲洗及无人工排泥。
1.2 试验用水
该试验主要是处理生活污水，及取自车站内的化粪池，并投加了适量的工业葡萄糖，具体水质情况如图表1所示：
1.3 分析方法
项目测定包括：进出水和污泥上清液的CODcr、进水SS、污泥SS、MLSS和氨氮等。
CODcr是分析采用重铬酸钾法；氨氮分析纳氏试剂比色法；PH 值用PHS-2C精密级酸度计；浊度采用GDS-3B光电浊度计；细菌采用平板计数法；BOD5采用稀释接种法。
2 研究方法
本实验是检验膜的可应用性，采用位差驱动出水，低水头间断工作，尽量降低曝气量及动力消耗。实验是直接将中空纤维膜淹没在生物反应器水下，构成中空式生物床，为以后中水回用工程开发提供经验。
3 结果与讨论
实验条件：系统的D0值控制在3mg/L；反应器温度控制在15-20℃；HRT 6h;进水pH 值7.0-7.5。
实验设备经60天的实验运行，污水实验数据测得结果，详见表2
3.1 CODcr 和BOD5的去除
图2 表示了本系统的出水BOD浓度变化以及有机物的去除效果。但该生物反应器对可生化污染物的去除是非常有效，平均达到约95％。
3.2 悬浮物的去除
图3的试验结果表明，该膜生物反应器的出水中是不含悬浮颗粒，这就意味着膜组件对悬浮颗粒显示出高效的截流作用。因此，可以得出用中空纤维膜取代二沉池能够实现出水水质好的结论。
3.3 氮氮的去除
运行初始（在10天内)，氨氮的去除率仅有约60%;运行15天氨氮去除率达到了95%;继续运行三周的氨氮去除率始终稳定在95%以上，因此表明了膜的分离作用可促进了硝化菌在系统内的积累，从而使废水的氨氮被充分地硝化，其出水的氨氮浓度低于lmg/L以下。
3.4 污泥增殖
解决污泥增殖的问题，其根本是控制引起丝状微生物过度生长的具体环境因素。如实验中对温度、溶解氧、可溶性有机物、有机物浓度和有机物负荷的控制。
上述条件运行60天后，该反应器污泥的VSS/SS比在试验期间基本是无明显地变化，始终是维持在0.7～0.8间，说明了没有无机物在污泥中积累的出现。
3.5 膜污染过程分析
(1）膜通量变化
在本试验期间，膜通量出现三次小幅的回升，在没有采取任何措施的情况下，膜通量有了一定恢复，这主要说明是膜丝表面的污泥在重力作用下发生自然脱落而所至，因此，说明机械振动对减缓膜污染是有一定的作用。
(2）膜污染分析
在过滤初期，膜阻力来自本身的阻力，对污染物尚未产生很大的影响；随着过滤中的进行污染物进入膜孔，并阻塞了孔道，小于膜孔经的颗粒被吸附在了孔壁上，通量明显的下降。过滤中、后期，由于浓差极化，形成了凝胶层，活性污泥絮体开始沉积在膜丝的表面，使水通量进一步的下降，最后达到基本稳定。
(3）膜污染的清洗
通过以上的试验，选用机械清洗可使膜通量恢复到约65%，碱液清洗达到了72% , 酸液清洗能提高到76％。所以，膜通量的恢复应该以机械清洗为主，辅以化学清洗即可达到清洁的目的。
(4）膜组件长期稳定运行的控制条件
4结论
1、膜生物反应器是用于处理铁路车站生活污水能够达到回用水的标准，与传统的工艺比较，取代了二沉池及三级处理的工艺，设备体积小并且运行管理也简单。通过了60天的连续试验表明，不管进水水质如何变化，都能得到较好的出水，即CODcr<30mg/L、NH3-N
2、如水体COD去除率达到了90％以上，说明膜分离过程不仅可以除去部分COD，而且对保持了系统稳定，提高出水水质也起到决定性的作用。
3、如水体氨氮的去除率达到98％以上，其功效主要在于生物反应器的作用。
4、反应器内的水力循环条件，是影响膜分离效果及稳定运行的因素之一。
5、要做好系统的启动运行，并要注重膜组件的日常维护，而且要及时采取在线药剂清洗及空曝气等，是减缓膜污染延长稳定运行的重要举措。
参考文献:
[1] 孙玉林．王冠军等．建筑中水设计规范．中国计划出版社．2003.13 -14, 25～59.
[2] 颜春兰．小区中水回用及中水过滤消毒一体化设备的实验研究．重庆大学硕士学位论文，2005 .
[3]黃 霞膜-生物反应器污水处理回用技术的研究与应用．工业水处理．2002,8:15～17.
作者简介：刘宇，工程师；武汉，中铁第四勘察设计院集团有限公司环工处（430063），出生年月（1977.6）.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。