一体式膜生物反应器处理蛋白类废水研究

　　一体式膜生物反应器处理蛋白类废水研究张颖，任南琪，王爱洁，陈兆波（哈尔滨工业大学市政环境工程学院环境生物技术研究中心，黑龙江哈尔滨150090）处理蛋白类废水效率高，不受负荷影响，进水COD在623. 4） 2. 5mg/ L之间，稳定运行条件下， COD的去除率可达95. 0以上、TN的平均去除率为61. 8、浊度的去除率可达98. 8.通过密闭反冲洗系统、曝气紊流条件，可有效缓解膜通量的衰减，同时防止反应器内硝化抑制作用的产生。实验还表明， MLSS是制约膜水通量和废水处理效果的关键因素。

　　是生物处理工艺与膜分离技术相结合的一种高效废水处理工艺装置，它的出水水质优于传统工艺，由于膜能截留所有的生物量而使SRT （ Slulge Retention Time，即污泥停留时间）可随意控制，它运行可靠、节省占地、更易于实现自动化。MBR主要用于生活污水的处理，近几年在化工领域，尤其是高浓度有机工业废水的应用研究也很多。但是，高浓度废水势必导致MBR中过高污泥浓度，从而带来膜阻塞严重、膜清洗频率加快的不良后果，制约了MBR在化工废水中的应用。蛋白类废水的处理一直是化工业的难题，本文对人工配制的大豆蛋白废水进行处理，以SMBR代替传统的化学混凝的胶体去除过程，从工艺设计、运行条件的控制方面进行探讨。

　　1装置及配水1. 1实验装置实验装置如图1.图中5为中空纤维膜组件，膜材质为聚丙烯（由浙江大学膜分离工程联合公司提供，强度大、耐酸碱） ，截留分子质量100000，膜孔径0. 1Lm，膜的表面积为2m反应器内的温度为20 ） 25 e ，反应器的有效体积7. 0L图中所示净水头压差H为12kPa曝气装置的曝气量由空气流量计进行调节，控制在0. 3 ） 0. 5m 1浮球阀 2反应器 3空气流量计4曝气装置 5中空纤维膜 6密闭反冲洗装置1. 2实验配水实验用水采用人工配水，以大豆粉为原料配制而成（含脂肪18、蛋白质49、多糖类27、间。原水中蛋白质含量较高为微生物难以直接利用的物质，因此该废水属较高浓度的有机废水。

　　2运行效果及分析2. 1反应器对COD的去除效果及其分析在实验运行期间，没有改变操作压力，随着膜停留时间）由1. 19h增加到3. 125h.为模拟实际工业污水，我们采用进水的COD浓度波动较大，上清液及出水COD的去除情况随时间的变化如图2.上清液的质量浓度在336. 2 ） 57. 4mg/ L之间波动，反应器运行稳定阶段COD去除率在95. 0以上，事实上Magara的研究证实，在运行初期膜截留过滤的作用主要依靠实际孔隙，随时间延长，膜表面的凝胶层逐渐形成使膜截留作用增强，出水水质稳定。本实验说明，一体化膜生物反应器处理较高浓度有机废水可获得较高COD去除率，这主要源于以下两个过程：一是由于反应器内微生物的高效生化作用二是膜表面的大量微小孔隙直接将大分子的COD物质截留在反应器内。

　　效果及其分析增加废水的浓度意味着营养物质浓度的增加，微生物食源充足，导致污泥过量增长。而且，污水浓度增加也带来高浓度的NH） N，反过来抑制转化成NO 3.另一方面，由于高COD浓度需DO长期较低，必定会带来硝化抑制作用验期间，我们每两天取1L混合液用于取样测定，相当于SRT为14d，同时，对MBR中的TN去除情况进行了考察，如图3.虽然进水浓度波动较大，稳定运行时TN的平均去除率为61. 8.分析是由于本实验装置底端设有曝气器，较高曝气量使反应器内DO质量浓度在5 ） 6mg/ L，这样既能有效增加DO浓度，防止硝化抑制使用，又能有效减缓膜通量的衰减。

　　通常MBR的MLSS质量浓度高达10g/ L，但为了防止粘度较高的污泥对膜表面的阻塞作用，应控制MLSS在适宜浓度范围，同时使F/ M [污泥负达到*佳处理效果。本反应器中MLSS与F/ M值的对应关系见图4，其中出水水质较好时的MLSS MLSS对膜水通量的影响及反应器内活性微生物的生理生化使用的综合因素，建议将F/ M值控制在2. 3反应器对浊度的去除效果及其分析我们同时考察了MBR对浊度的去除情况，如穴，在膜两侧压差的作用下使溶液中水或低分子物质顺利地通过微孔，而大分子颗粒及胶状物质则被张颖等一体式膜生物反应器处理蛋白类废水研究截留，从而达到物质分离、浓缩、净化的目的。因此MBR中膜对浊度的去除起主要作用。在稳定运行阶段，反应器对浊度的去除率在98. 8以上，去除效果明显。

　　2. 4反应器膜水通量衰减情况及其分析期通量衰减快，这是膜表面凝胶层形成的过程，事实上， Pillay等学者的研究已证实可以控制运行条件，使凝胶层保持适宜的厚度，既满足出水要求又防止不可逆污染。从工艺角度考虑，装置设计中增加了密闭反冲洗单元系统，通过每两天一次的反冲洗，有效的缓解膜水通量的衰减 SMBR装置底端的连续曝气装置产生的气泡在膜表面形成扰动、紊流作用，此外在实验流程设计方面，我们采用了静压出水，不需能耗，较小的操作压力是维持膜水通量的又一因素，综合以上因素通量后期下降呈现缓慢。分析表明，反应器运行4天后膜水通量下降较慢，且膜水通量与污泥浓度的对数呈线性关系：明反冲洗、水力冲刷、低压操作及控制MLSS是减缓膜水通量衰减的有效途径。

　　3结论（ 1）一体式膜生物反应器对蛋白类废水的COD、TN、浊度去除率都很高，得到的出水水质稳定，因此在化工行业废水处理中具有一定的应用前景。

　　（ 2） MBR处理高浓度的有机废水的硝化抑制作用，可以通过提高曝气量增加DO来防止。

　　（ 3）为了达到*佳处理效果，在反应器运行中，应控制F/ M值维持相对较低水平，同时，使MLSS在适宜浓度范围，既保证处理效果又不影响通量。建议F/ M值控制在0. 4左右， MLSS值在6g/L为宜。同时表明， MLSS是影响处理效果和制约膜水通量的关键因素。

　　（ 4） MBR运行中采取反冲洗、水力冲刷、低压操作及控制MLSS等措施是减缓膜水通量衰减的有效途径。

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(完)