金属膜生物反应器废水处理技术

【摘要】：采用孔径为0.2μm的不锈钢膜生物反应器分别处理模拟生活废水和模拟酒厂废水。处理生活废水的实验在室温下进行。处理酒厂废水的实验温度从30℃开始,以5℃或10℃为升温梯度逐渐升温,最后达到80℃。重点考察了中温、高温条件下膜生物反应器的处理能力、活性污泥的物理化学及生物学特性以及对膜的过滤性能的影响、膜的清洗方式,探讨了不锈钢膜应用于废水处理领域的可行性。 实验表明金属膜生物反应器有较高的污染物去除效率。温度对系统COD去除能力有着比较明显的影响。细菌的死亡和溶解释放出溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS),这类物质进入混合液,增大了出水SCOD。然而,出水非常稳定,表明不锈钢膜在高温条件下对悬浮颗粒、胶体以及溶解性大分子有机物有很好的截留作用。 由于存在好氧区和缺氧区,传统膜生物反应器具有一定的硝化反硝化脱氮能力,TN去除效率可达30%以上。内循环膜生物反应器有利于形成向上流的好氧(硝化)环境和向下流的缺氧(反硝化)环境,提高系统脱氮效率到50%左右。膜表面滤饼成分分析表明,除了生物去除之外,通过截留大分子溶解性和胶体含氮化合物,金属膜在脱氮方面发挥重要作用。TN去除能力受温度的影响非常显著。比较上清液和出水TN可知,在低温阶段(30℃),系统脱氮能力以生物去除为主;当温度升高到35℃,生物去除的氮总量和膜截留部分相当;在高温阶段(40-70℃),TN去除作用基本全部通过膜的截留发生。 随着温度的升高,活性污泥耗氧速率减小,表明污泥微生物代谢受到抑制,基质去除速率减小。污泥增长率降低,表明高温膜生物反应器对污泥减量化是有利的。同中温条件下丰富的微生物多样性相比,高温条件下微生物多样性大大减小。 污泥的许多性质与膜污染密切相关。随着温度的升高,污泥沉降性变差,上清液EPS、上清液悬浮固体浓度增大,污泥絮体粒径变小,这些因素导致混合液过滤阻力增大,膜污染加重。虽然污泥疏水性没有一般的变化规律,但是污泥疏水性变化与膜污染阻力变化一致,反映了污泥疏水性增大会加重膜污染。 膜表面滤饼层污染是膜污染中的最重要的因素。高温条件下由于增大了上清液中高聚物(主要是EPS)的含量从而导致膜表面滤饼层中凝胶含量增大,使凝胶层在膜污染阻力中的贡献相对增大,而悬浮颗粒的贡献相对减小。 污泥的这些性质并不是独立无联系的,它们之间相互作用非常复杂,它们对膜污染的影响作用也相互联系。实验结果表明了EPS、污泥粒径分布的重要性,尤其是EPS。另外,在温度不断变化的高温条件下,污泥混合液中各组分含量的相对变化,对膜污染