淹沒式膜生物反應器是膜生物反應器的一種。此工藝的特點是直接將膜組件置于生物反應器中，污水中的污染物轉(zhuǎn)化以及污泥的分離發(fā)生在同一反應器中，具有結(jié)構(gòu)緊湊，處理能耗低等特點。但由于其屬于好氧活性污泥工藝，也具有污泥產(chǎn)率高的缺點。為降低污泥產(chǎn)量，已有學者在人工合成污水和實驗室規(guī)?；A(chǔ)上，采用二段式膜生物反應器刺激原生動物纖毛蟲和鞭毛蟲，以及后生動物輪蟲和線蟲生長，并指出這些高能級原生動物和后生動物可降低污泥產(chǎn)率20%-30%。

活性污泥中的后生動物蠕蟲也可降低污泥產(chǎn)率。此試驗采用重力流平板膜設(shè)計了適合蠕蟲生長的二段式膜生物反應器，主要 研究 了此工藝的出水水質(zhì)與水量，污泥產(chǎn)率以及膜污染狀況。

1 試驗裝置與 方法

1.1 試驗裝置

蠕蟲屬于高等后生動物，主要以微生物為食，有時也以藻類(diatoms algae)和其他脊柱動物為食，適合在好氧，水力擾動強度不大，有毒物質(zhì)濃度低，食物充足的環(huán)境中生長。根據(jù)蠕蟲的這些特點，本試驗采用適合蠕蟲生存的二段淹沒式膜生物反應器，如圖1所示。

本裝置特點：①將單一的反應區(qū)分成污染物轉(zhuǎn)化區(qū)和污泥降解區(qū)。污水首先進人污染物轉(zhuǎn)化區(qū)，在這一段里，污水中有毒物質(zhì)得到稀釋與轉(zhuǎn)化，對第二段污泥降解區(qū)中蠕蟲起到緩沖與保護作用。②為避免水泵對蠕蟲的高強度攪拌，選用攪拌強度小的擠壓泵。③通過調(diào)節(jié)回流污泥量和出水量，控制污泥在轉(zhuǎn)化區(qū)和降解區(qū)的分配，使得蠕蟲集中在污泥降解區(qū)里消化污泥。污染物轉(zhuǎn)化區(qū)和污泥降解區(qū)的有效容積分別為 600 L和 400L。在污泥降解區(qū)內(nèi)設(shè)置了10塊總有效面積為8m2 的板式膜。處理水和污泥在此進行有效地分離。膜組件為日本九保田生產(chǎn)的耐污染的重力流聚乙烯微濾膜，膜孔徑為 0.4 μm。主要設(shè)計與控制參數(shù)見表1。

1.2 污水特點

污水為荷蘭Apeldoom市的城市污水。污水經(jīng)過0.Imm的篩網(wǎng)，然后進人原水箱，最后進人膜生物反應器系統(tǒng)。試驗期間，進人膜生物反應器的原水水質(zhì)見表2。

2 結(jié)果與討論

2.l 出水水質(zhì)

運行時，進水泵由污染物轉(zhuǎn)化池內(nèi)液位控制器控制，采用間斷進水，池內(nèi)有溫度和溶解氧調(diào)節(jié)器，溫度控制在25 ± 2℃，溶解氧控制在1.8-2.8 mg/L之間。以 CODcr和 NH3-N評價污水處理效果，淹沒式膜生物反應器處理出水效果見表3。

我國回用水標準規(guī)定沖廁水和洗車水的化學需氧量均為 50 mg/L;沖廁水的氨氮為 20 mg/L;洗車水的氨氮為 10 mg/L《生活雜用水水質(zhì)指標》CJ 25.l-89)。從表 3中可見，二段淹沒式膜生物反應器出水的化學需氧量和氨氮都符合回用水的要求。出水除略帶淡黃色外，濁度均接近于零，完全可以作為中水進行回用?；瘜W需氧量和氨氮量去除率均分別為97.31%和99.48%。出水水質(zhì)穩(wěn)定，反應器運行狀態(tài)良好。

2.2 出水水量

圖1 所示工藝流程中的膜組件為板式膜，膜的穿透壓卻由組件上方的水頭壓提供。膜的最大耐壓能力為 17 kPa，因此，其最高可利用水頭為1.69 m。在本系統(tǒng)中，通過控制進出污泥降解池的流量，進行出水流量控制。對于某一出水流量，必有相應的水頭高度地而且在運行過程中，△P值隨時間的增加有所增大，增大的快慢速度反映出膜污染狀況。如果膜受污染嚴重，則一迅速地提高。對于本系統(tǒng)采用的板式膜，其運行結(jié)果見表4。

從表4可見，△p上升速度很慢，運行1個月后，水頭壓力神才增高 343 Pa，表明此膜組件是一種耐污染的微濾膜，同時也說明，此系統(tǒng)具有較強抗污染能力。主要原因膜污染是由溶解態(tài)和膠體態(tài)有機物形成，在本系統(tǒng)中，這些有機物在污染物轉(zhuǎn)化區(qū)得到了降解，未降解的此類有機物也被污泥降解區(qū)高濃度的污泥所吸附，使得這些有機物極少有機會接觸到膜介質(zhì)，這樣，就減輕了膜污染。按此污染速度及膜的最大耐壓能力，此膜組件在無物理和化學清洗的狀態(tài)下，其使用壽命為4a。

此系統(tǒng)產(chǎn)水量及流量與時間關(guān)系見圖2。在運行34 d內(nèi)，出水水量穩(wěn)定在100 L/h左右，共產(chǎn)水量 75.53 m3。根據(jù)此狀況，此工藝可 應用 于生活污水處理與回用。

2.3 污泥產(chǎn)量

圖3 顯示了重力淹沒式膜生物反應器蠕蟲數(shù)量與污泥產(chǎn)率的關(guān)系。當蠕蟲數(shù)量為1008條/mL時，污泥產(chǎn)率為 0.32 kg[SS]/kg[COD」，隨著蠕蟲數(shù)量升高至266-388條/mL時，污泥產(chǎn)率在0.1-O.15kg[ss]/kg[COD]范圍內(nèi)變化，并呈下降趨勢。值得一提的是，此結(jié)果是在常規(guī)污泥負荷(0.35-0.65 g[COD」/(g[SS]·d》和高容積負荷(2-5g(COD)/(L·d)條件下取得的，表明反應器生物降解有機物能力得到了加強，同時也充分表明了蠕蟲消化有機污泥的功能。

3 結(jié)論

將淹沒式膜生物反應器分成污染物轉(zhuǎn)化區(qū)和污泥降解區(qū)可以刺激高能級后生動物生長，從而達到少產(chǎn)污泥的目的。在低污泥產(chǎn)量情況下，膜生物反應器出水水質(zhì)良好，其水質(zhì)可達到中水回用標準。

試驗同時表明，二段淹沒式膜生物反應器是一種抗污泥性能好的新工藝，污水中溶解態(tài)和膠體態(tài)有機污染物在污染物轉(zhuǎn)化區(qū)得到降解，緩解了對設(shè)置在污泥降解區(qū)膜組件污染。

以九保田板式膜為污泥分離裝置的二段淹沒式生物反應器出水穩(wěn)定，該設(shè)備可以實際應用于污水處理與回用。

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