复合淹没式中空膜生物反应器处理生活污水的特性研究
9页1、复合淹没式中空膜生物反应器处理生活污水的特性研究 摘要:复合淹没式中空膜生物反应器(HSMBR)将多种污水处理工艺包含在极其简单的装置中,并在A/O系统中实现了A2/O的运行。投放泡沫填料的中空膜生物反应器兼具活性污泥法、生物膜法和膜分离三种处理过程,出水水质优于国家生活杂用水水质标准,可作为非饮用水回用。 关键词:生活污水 废水回用 膜分离 HSMBR 泡沫填料 中空膜生物反应器由膜组件和生物反应器组成,按其布设形式可分为错流式(CMBR)和淹没式(SMBR)两大类。在CMBR中,膜组件置于生物反应器之外,因此也称之为分置式反应器;在SMBR中,将膜组件直接淹没在生物反应器中,因此又称之为一体式反应器。从能耗的角度来看,SMBR优于CMBR1。我国对MBR的研究刚刚起步,目前国内尚未有应用膜式生物反应器处理生活污水的处理厂。1 试验装置 本研究在自行设计的复合淹没型膜式生物反应器试验装置(见图1)中进行,该反应器由前置反硝化A段和好氧硝化O段两部分组成。生物反应器的容积:A段为4.0 L,O段为13.9 L。A段反应器内装填大颗粒陶粒,陶粒为直径1.01.5cm、长1.23.7cm的
2、近似圆柱体,空隙率为46%(其中陶粒间隙率占42%,陶粒本身的孔隙率占4%)。O段好氧反应器下部装填盾形泡沫填料,装填密度为1 个/L。每个填料所用泡沫约3.0g,将泡沫制成细长条,用塑料片加以固定,构成直径约120 mm,质量为56 g的盾形填料。用抗微生物分解的绳子将填料串联成一串,填料间用陶瓷环加以分隔。填料形式如图2所示。O段反应器上部装填中空纤维膜组件,膜面积为1.0m2,材料为聚丙烯,孔径为0.01 m。O段反应器底部装有砂盘曝气器,并由带调节阀的转子流量计控制曝气量。原水经前置反硝化A段进入好氧膜式生物反应器,在出水泵的抽吸作用下得到膜过滤出水。2 系统工艺特性 系统由前置反硝化A段和好氧硝化O段组成A/O工艺。由于硝化液回流,好氧反应器中的DO随硝化液进入A段反应器,在A段上部进水区形成缺氧条件。下部由于带入反应器内的DO很快被微生物利用而消耗殆尽,形成完全厌氧条件。因此在A段反应器内实际上进行着缺氧厌氧两种反应。由于填料的存在,水在反应器内流速较快形成紊流状态,不安装搅拌装置就能使进水与回流硝化液充分混合,从而使系统简化,能耗降低。综上所述,在整个A/O系统中,实际上
3、实现了A2/O运行条件。有文献报导2,在A2/O工艺中,同等条件下缺氧/厌氧/好氧运行方式的出水水质优于厌氧/缺氧/好氧运行方式。在活性污泥曝气池中投放填料,是降低污泥负荷、防止污泥膨胀和实现硝化的有效措施。在O段好氧生物反应器中投放的泡沫填料具有比表面积大、孔隙率高、易挂膜和吸水后体积质量略大于水等优点。由于填料的介入,污水中微生物的生存环境由原先气、水两相转变为气、水、固三相,为微生物创造了更丰富的生存形式,部分微生物附着在填料上,其余的悬浮在水中,以生物膜和活性污泥两种方式构成新的生态系统,且这一系统在纵横两个方向上互相关联。在纵向上微生物构成一个由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物等多个营养级组成的复杂生态系统,其中每个营养级的生物量都受到环境和其他营养级的制约,最终达到动态平衡。在横向上沿着水流到载体的方向,构成了一个悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型和附着厌氧型的多种不同活动能力、呼吸类型、营养类型的微生物系统。从系统论的观点看,系统的结构越复杂,其稳定性越强,适应环境变化的能力也越强。试验证明,该复合系统具有运行稳定和抗冲击负荷强的优势。在O段好氧反应器上部装置中空纤维
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