李克林

(江苏工业学院科技处,江苏常州213164)

DO对水解酸化池与好氧MBR组合工艺运行效果的研究

李克林

(江苏工业学院科技处,江苏常州213164)

针对溶解氧(DO)和气水比对水解酸化池与好氧MBR组合工艺处理污水效果的影响和能耗问题,从气水比对DO的影响和DO对COD与色度去除效果的影响来讨论气水比、DO以及污水处理效果之间的最佳运行点。试验结果表明,在ρ(MLSS)分别为5.81、4.25、2.19 g/L的运行条件下,MBR的最佳气水比39∶1、28∶1、18∶1;DO变化速率随污泥浓度的下降而升高,DO的变化对COD、色度的去除效果影响并不显著。

溶解氧;气水比;膜生物反应器;水解酸化池

膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)是近年来国内外研究与应用发展比较迅速的一种废水处理新技术[1-2],它是高效膜分离技术与活性污泥相结合的新型水处理技术[3]。MBR利用膜的高效截留作用,将活性污泥截留在生物反应器内,主要利用以好氧菌为主体的微生物种群对污染物进行降解,使污水得以净化[4]。本文针对溶解氧对出水效果的影响,通过试验分析,寻求一个气水比、溶解氧以及污水处理效果之间的最佳运行状况。

1 试验装置及方法

1.1 试验装置

试验采用的水解酸化池与好氧MBR组合工艺见图1。

图1 水解酸化池与好氧MBR组合工艺流程

水解酸化池的有效容积为120 L,好氧MBR的有效容积为70 L。采用中空纤维膜组件,膜材质为聚偏氟乙烯(天津膜天膜工程有限公司制造),耐腐蚀、耐高温,膜孔径为0.2μm,膜的表面积为1 m2,膜组件长度为0.5 m。曝气装置的曝气量由空气流量计进行调节,控制在0.3～0.5 m3/h,从而保持DO浓度在1.8～2.6 mg/L。试验进水由潜水泵从进水箱送入水解酸化池,经过水解酸化溢流进入好氧MBR,再经生物反应器内微生物自身分解代谢作用使得有机物得以去除,最后经中空纤维膜出水。空气由空压机经流量计由微孔曝气装置进入反应器。

1.2 试验的运行及控制

试验用水取自陕西第二印染厂调节池中的废水。该废水组分复杂,COD在450～1300 mg/L之间。试验运行期间水质情况列于表1。厌氧接种污泥取自西安邓家村污水处理厂污泥硝化车间,活性良好;好氧接种污泥取自陕西第二印染厂二沉池。

表1 印染废水水质

试验污水处理量为24～120 L/d;好氧反应器的运行参数见表2。除取样外,MBR系统不另外排泥[5],实际的污泥龄在100 d左右。先启动水解酸化池,采用递增负荷的方式,进水量逐渐增大,然后启动好氧MBR。经过7 d的培养和驯化,污泥的絮状结构明显增多,颜色由黑色逐渐变成灰褐色,用显微镜观察发现存在一定数量的钟虫、轮虫等原生动物,此时认为污泥的培养驯化已经完成。

表2 好氧反应器的运行参数

2 结果与讨论

2.1 不同污泥浓度下气水比对溶解氧的影响

本试验针对NBR设计中常见的污泥浓度考察污泥浓度及气水比对溶解氧的影响。

2.1.1 平均污泥质量浓度为5.81 g/L

在此污泥质量浓度下,气水比由30∶1缓慢调升至45∶1,随着气水比的升高,DO缓慢上升。由图2、3分析,在气水比为39∶1时,DO上升速率最快,达到0.194 mg/(L·h),此时DO的质量浓度为2.15 mg/L,足以供应反应所需的氧。由此可见,在污泥质量浓度为5.81 mg/L时,39∶1为最佳运行气水比。

图2 MLSS变化时气水比曲线图

图3 MLSS变化时DO曲线图

2.1.2 平均污泥质量浓度为4.25 g/L

在此污泥质量浓度下,气水比由20∶1上升到35∶1。由图2、3分析,在气水比为28∶1时,DO上升速率最快,达到0.225 mg/(L·h),此时DO为2.25 mg/L,满足反应器中活性污泥反应的需氧量。此时的气水比为污泥质量浓度为4.25 mg/L操作条件下的最佳气水比。

2.1.3 平均污泥质量浓度为2.19 g/L

在此污泥质量浓度下,气水比由15∶1升至25∶1,在运行48 h以后,气水比升至19∶1,由图2、3分析,此时DO的质量浓度上升速率最快,达到0.364 mg/(L·h),DO为2.83 mg/L,略高于MBR中的需氧量,能耗偏大。所以最佳工作点气水比为18∶1,DO为1.85 mg/L,超过18∶1之后,DO量过大,导致曝气能耗也过大。

2.2 DO对COD去除效果的影响

在平均污泥质量浓度为4.25 mg/L的运行条件下,DO对COD的去除效果影响如图4所示。试验结果表明,当DO大于7 mg/L(在25℃的条件下),MBR具有良好的COD去除效果,其平均去除率可达94.87%。随着DO的降低,COD的去除效果有下降趋势,DO在0.9～5 mg/L之间时,DO的下降对COD的去除效果没有明显影响,保持在89%以上。在DO小于0.6 mg/L时,MBR系统也能获得较好的去除率。由此可见,在MBR中,DO的变化对COD的去除效果并不明显。

图4 DO变化时COD、色度去除率曲线图

2.3 DO对色度去除效果的影响

试验期间膜生物反应器对色度的去除率曲线见图4所示。厌氧作用对脱色具有较好的效果,此工艺中厌氧阶段一直开启,所以最后的出水色度很小,达到国家所要求的排放标准,平均去除率达90%以上。此过程中DO的变化还是如图4所示,表明厌氧与好氧MBR工艺的脱色效果好,且受DO影响作用不大。

3 结论

3.1 本试验在污泥质量浓度分别为5.81、4.25、2.19 g/L运行条件下,MBR的最佳运行气水比相应为39∶1、28∶1、18∶1,此时的DO能够供应反应所需的能量,并能有效的节省曝气能耗,降低经济成本。

3.2 在水解酸化池与好氧MBR组合工艺中,DO变化速率随污泥质量浓度的下降而升高;DO的变化对COD的去除效果不明显,对色度的去除效果也不明显。

[1] Stephenson T,Judd S,Jefferson B,et al.Membrane bioreactors for wastewater treatment[M].London:IWA Publishing, 2000:59-111.

[2] 郑 祥,刘俊新.膜生物反应器的技术经济分析[J].给水排水,2002,28(3):105-108.

[3] Gander M.Aerobic MBR for domestic wastewater treatment:a review with cost considerations[J].Separation and puification Technology,2000,20(18):119-130.

[4] 李 军,傅金祥,汪 力,等.IMBR法处理洗裕污水的试验研究[J].沈阳建筑工程学院学报,2003,19(1):53-58.

[5] 郑 祥,刘俊新.水解酸化池与好氧MBR组合工艺处理毛纺印染废水试验研究[J].环境科学,2004,25(5):102-105.

Study on the Results of Dissolved Oxygen in the Combined Process of Hydrolytic Acidification Pond and MBR

LI Ke-lin

(Technological Division of Jiangsu Polytechnic University,Changzhou 213164,China)

In view of the influence and energy consumption of dissolved oxygen(DO)and air-water ratio on the treatment effect of effluent water with a combined process of an hydrolytic acidification pond and MBR,the effects of airwater ratio on DO and the effects of DO on the removal of COD and color was discussed in this paper.And the optimum working point of air-water ratio and dissolved oxygen was found for good treatment effect.The results showed that when theρ(MLSS)were 5.81,4.25,2.19 g/L respectively,the optimum corresponding operating air-water ratio of MBR were 39∶1,28∶1,18∶1.The variation rate of dissolved oxygen increased with the decreasing of sludge concentration.The variation of DO on the COD and color's removal effects was not significant.

dissolved oxygen;air-water ratio;MBR;hydrolytic acidification pond

X703.1

A

1674-2842(2010)01-0026-03

2009-07-16

李克林(1981-),助研,主要从事水污染治理。E-mail:likelin@em.jpu.edu.cn