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兼氧型MBR工艺对污泥自消化效果的研究

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学社我家 发表于 2019-9-10 08:06 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
本研究采用兼氧型MBR工艺,通过膜材料保持高浓度的污泥数量,并控制溶解氧,改善污泥的自消化过程,实现了污水处理过程与污泥自消化过程的同步进行,基本做到不排放有机污泥。
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1 实验方法
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实验所用MBR 反应器处理规模为80m3/d,水力停留时间为4.5h。所用膜组件为中空纤维微滤膜,膜孔径0.1~0.4μm。实验采用生活污水,其ρ(COD) 为60~600mg/L,ρ( 氨氮)为6~ 38mg/L,ρ( TN) 为20~50mg/L,ρ( TP) 为0.8 ~ 5.0 mg /L。实验过程分MBR启动阶段和运行阶段。
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在启动阶段,污水经提升后进入MBR 反应器,进行污泥培养,使生化反应区达到高浓度活性污泥。在运行阶段,逐渐降低曝气强度,控制溶解氧浓度为0.1 ~ 3.0mg /L,形成兼氧型MBR工艺。在实验期间,按照时间顺序抽取水样和泥样,进行监测分析。污水水质和出水水质以及污泥成分均采用国家标准分析方法。在实验结束时,采用MIDI 全自动微生物鉴定系统,对MBR 工艺中污泥细菌进行了分类鉴定。* i7 _, ~. g& B- d8 d" U2tech.cn
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2 实验结果与讨论 ! X- Z1 u$ @. e( w2tech.cn

) ?% @  l. B$ r6 q# K& c运行实验从2009年1月2日—6月26日。实验期间,只因接种需要,共计排出2m3 泥水混合液,其余时间均无从实验系统中排放污泥。实验期间,连续监测反应器中COD、MLSS、MLVSS、无机灰分积累即(MLSS-MLVSS)、跨膜压差以及溶解氧分布情况。
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2. 1 COD的去除效果
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图1所示是实验期间反应器进水和出水COD浓度变化曲线。由图1可知,实验期间进水COD浓度波动范围比较大,为60~600 mg/L,但是,出水水质保持稳定,除开始运行时出水COD浓度曾达到31.92mg/L,其他出水COD浓度均低于20mg/L。这说明,兼氧型MBR工艺对于进水COD负荷变化的适应性非常强。进水ρ(COD) 最高为605.82mg/L,最低60.45mg/L,平均为275.64 mg/L;出水ρ(COD) 最高为19.36 mg /L,最低为7.2 mg/L,平均为14.68mg/L。COD 去除率的平均值为93%。表明,兼氧型MBR工艺对于生活污水处理效率非常高,处理后水质基本可达GB3838-2002Ⅲ类标准。" ?, g9 }, k" W- J' E7 d, M3 m2tech.cn
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图1所示结果说明,兼氧型MBR 工艺能够对生活污水中COD进行高效净化,所需时间比较短,出水水质可与深度处理工艺的效果相媲美,使出水能够直接回用于各种用途。这意味着,改进的MBR 工艺,可以将回用为主的深度处理工艺叠加在传统处理工艺上,缩短了污水处理流程,因而具有重要的工程意义。
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2. 2 活性污泥的变化情况; v3 A  h4 s4 G: ^! [! G$ R2tech.cn
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图2所示为实验期间反应器中活性污泥浓度变化曲线,分别由MLSS、MLVSS以及两者差值(MLSSMLVSS)表示。可以发现,在近6个月实验期间,MLSS 呈现缓慢增加的趋势,从实验开始时的13540mg/L逐渐增加到结束时的15974 mg/L,平均值为15346 mg/L;而MLVSS基本保持平稳,实验开始时为10433mg/L,结束时为10144 mg/L,平均值为11090mg/L。因此,MLVSS与MLSS的比值为0.72。, P% F0 S; u1 Y1 t* Q% @& `2 Z2tech.cn

8 J' h+ {$ a# u. p! ?$ @3 uMLSS代表污泥总浓度,而MLVSS代表污泥中有机成分,因此两者的差值代表污泥的无机灰分。图2曲线表明,污泥中无机灰分的浓度呈现逐渐增加的变化趋势,从实验开始时的3107mg/L增加到结束时的5830 mg/L,平均值为4255mg /L。
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5 g9 C( a& p$ U& E* Y! u比较MLSS、MLVSS及其(MLSS-MLVSS) 曲线,可以发现,MLSS 曲线的变化趋势与(MLSS-MLVSS) 曲线的变化趋势是一致的,亦即污泥浓度的增加量可能主要是无机灰分的积累,而活性污泥浓度基本保持不变。这意味着,在反应器处理污水过程中,部分COD被降解和转化为新鲜的活性污泥,同时部分老化的污泥得到消化,从而保持了活性污泥浓度的平衡
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图2所示结果对于优化MBR 技术运行具有重要意义。处理污水需要比较高的污泥浓度;但是在好氧型MBR工艺中,维持高浓度的污泥需要加大曝气量,而且还容易引起污泥膨胀问题,影响工艺净化效果,而兼氧型MBR 工艺,则不需要高强度曝气,也不会产生污泥膨胀问题。
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" R  H  j3 j$ s4 b3 \. E- u7 ^9 J对于剩余污泥来说,在兼氧型MBR 工艺中,高浓度的污泥可自行消化剩余污泥,维持活性污泥数量的基本平衡;而在好氧型MBR 工艺中,由于缺少兼氧过程,所产生的剩余污泥不能被消解,只能定期排出。因此,兼氧型MBR 技术对于解决污水处理中的污泥问题具有重要的意义。: H; n0 P3 g1 C/ X9 t8 M4 _, w2tech.cn
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, I4 `# ^" c: o; W! {0 V2. 3 MBR 工艺运行中活性污泥存在的菌相
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为了解兼氧型MBR 工艺中微生物状况,在运行中对活性污泥进行了菌相形态鉴定。表1是根据《伯杰氏细菌手册》第8 版对菌种进行鉴定的结果。由菌相形态对比可知,MBR反应器中兼性厌氧菌所占比例达70% ,好氧菌所占比例为10% ,厌氧菌所占比例为10% ,因此本实验系统确实形成了一种以兼性厌氧菌为优势的兼氧型MBR 工艺。
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, d  e1 M) ~; u+ E1 \2. 4 跨膜压差随时间的变化情况
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5 i0 U5 _2 k- h# p3 y$ Q在实验期间,定期测定了MBR 反应器中膜组件的跨膜压差变化,实验数据如图3所示。在工艺运行初期,膜组件的跨膜压差为0.014 MPa,然后随时间逐渐升高,到128d 时,跨膜压差达0.045MPa。为了保证实验顺利进行,进行了洗膜操作。从图3可以发现,膜组件经过清洗以后,其跨膜压差大幅下降,为0.1 MPa。
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在本实验中,兼氧型MBR工艺运行周期达4个月,远远高于传统的好氧型MBR 工艺。这可能是由兼氧型污泥的特性所决定的。在处理生活污水的MBR 工艺中,膜污染的主要成分是细菌分泌的蛋白质和多聚糖类物质。在兼氧型MBR反应器中,高浓度活性污泥中的微生物不但能够分解污水中有机物,还能够消化膜表面的有机污染成分,从而对膜表面进行清洁作用,延长膜的过滤周期。详细的作用机理还需要深入研究。
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7 ^, D( B6 u( w3 结论
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兼氧型MBR是一种新型的污水处理工艺,可实现在高活性污泥浓度下运行,其MLVSS 平均11090mg/L,兼性厌氧菌和厌氧菌所占比例达80%。
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兼氧型MBR工艺能够同时兼顾污水高效处理和污泥的自我消化,COD 去除率平均值达93%左右,可实现活性污泥浓度的自我消化和平衡,同时只需排出无机惰性污泥,这对于解决污泥问题具有重要的意义。另外兼氧型MBR 工艺能够对膜组件进行一定程度的自清洁作用,运行周期可达4个月。本文所采用的兼氧型MBR工艺规模达80m3/d,对工程建设和运行管理具有实际参考价值。
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