安徽農(nóng)業(yè)科學, Journal of Anhui Agri.sci.2010,38(16):8631-8633,8679貴任編輯張彩麗貴任校對李MBR技術處理生活污水中試研究高志永,陳鴻漢(中國地質(zhì)大學(北京)水資源與環(huán)境學院,北京1008)摘要主要對MBR技術處理生活污水的效果進行分析研究。MBR技術因用膜分離代替二沉池而節(jié)約了占地面積,而且MBR系統(tǒng)對污水中的COD、NH1H有較高的去除率,而對濁度的去除更顯示了其優(yōu)越性,出水濁度幾乎為零,大大提高系統(tǒng)出水的水質(zhì),且整個系統(tǒng)的出水具有很強的穩(wěn)定性,面對原污水中COD、NH,H的波動較大,MBR系統(tǒng)顯示了較強的抗沖擊負荷。雖然MBR技米是一種新型的水處理技術,但鑒于其在處理行業(yè)的優(yōu)越性,因而應用前景較廣關鍵詞膜生物反應器;污泥停留時間;生活污水;污泥濃度中圖分類號X703文獻標識碼A文章編號0517-6611(2010)16-08631-08Pilot-scale Study on the Treatment of Domestie Wastewater by MBR TechniqueGAO Zhi-yong et al (School of Water Resource and Environment, China University of Geosciences( Beijing), Beijing 100083)Abstract The treatment effects of MBR on domestic sewage were mainly studied. MBR technology saved the occupied area, becausted the superiority. SS in domestic sewage can be removed almost all, which improves the quality of the effluent. The quality of thethe MBR system is steady-going, although the fluctuate of COD and NH, H in domestic sewage are great. MBR technology is a new waste water treatment technology, but it has a good application prospect.Key words Membrane bioreactor ( MBR); Sludge detention time; Domestic sewage: Sludge concentration膜生物反應器( Membrane bioreactor,MBR)處理技術是種將膜分離技術與生物處理技術相結(jié)合的新型高效水處吸殺理技術。膜生物反應器中膜的作用是替代二沉池,與傳統(tǒng)的污水出水生化水處理技術相比,膜能將生物體截留在生物反應器中通過保持高的生物體濃度和截留高分子量的溶質(zhì)促使進水圖1試驗工藝流程中有機物的生物降解。污水經(jīng)過膜生物反應器中的活性污Flg. 1 Process now of the experiment泥即微生物對污水中的有機物進行充分的生物降解能有效污水在潛污泵的提升下進入污水箱,污水箱容積是05m地去除污水中的部分COD氨氮。而MBR系統(tǒng)的污泥量也污水箱內(nèi)有液位控制開關,當污水箱內(nèi)的水低于一定的水相對較少甚至可以實現(xiàn)零排泥。MBR技術實現(xiàn)的水力停位,潛污泵運行,當污水箱內(nèi)的水位到達一定的高度時,潛污留時間和污泥停留時間可分別控制。膜生物反應器較為重停止運行。污水箱內(nèi)的污水在進入反應器混合液的入口要的單元為膜元件使用的膜通常為微濾膜或超濾膜。膜生處設有浮球閥由浮球閥來控制反應器內(nèi)混合液的水位。在物反應器由于具有對污染物去除率高,出水水質(zhì)好且穩(wěn)定,反應器內(nèi)混合液底部設有曝氣管該設備所采用的曝氣方式剩余污泥少等優(yōu)點,是近年來水處理領域的一個研究熱是由2根平行的曝氣管均勻曝氣。而系統(tǒng)的關鍵部件膜元點。而我國對膜生物反應器污水處理工藝的研究起步較件設在曝氣管的上方,并處在2支曝氣管內(nèi)側(cè)。膜元件通過晚23。為此筆者探討了膜生物反應器中污泥濃度的變化管道直接與抽吸泵相連。通過抽吸泵產(chǎn)生的負壓而出水。情況及對生活污水中COD、NH2-H的處理效果,以期為MBR系統(tǒng)氣水比調(diào)整為20:1-25:1,產(chǎn)水量控制為1m3/d,技術應用于污水處理研究提供參考依據(jù)。自吸泵間歇運行,抽吸13min,停運2min,由時間繼電器控1試驗裝置與研究方法制吸程大于5m,操作壓力-001~-0.03MPa,當操作負1污水水質(zhì)試驗中生活污水的各項水質(zhì)指標分別為:壓超過-0.05MPa時,清洗膜片。coD1987~566.8mg/L,NH3H28.3-110.9mgL,濁度1.3水質(zhì)測定方法COD,重鉻酸鉀法;NHH,納氏試劑光23-1519mt如u,色度184~727.5u,pH值7.1-8.6。度法;色度,分光光度法;濁度,分光光度法;MLSs,測重法;上清液樣品的獲得是由反應池中活性污泥混合液樣品經(jīng)04512試驗裝置試驗裝置如圖1所示,MBR反應器是一個μm膜濾所得鋼化玻璃的立方體容器,100cmx100cm×120m,有效貯水2結(jié)果與分析容積1m3,在容器內(nèi)安裝簾子膜。簾子膜采用了浙江大學凱2.1MBR對污水中COD的去除效果由圖2可見,原水華膜材料聚丙烯材質(zhì),膜孔徑為0.2um,孔隙率90%,單片中的CoD值波動很大隨著試驗的進行,出水的COD值3層式共平行組裝了2片,總膜面積為16m,膜架距池底相對穩(wěn)定,基本維持在0m/L以下,沒有隨著進水中CoD30cm,膜架間距40cm,膜架距池四壁各30cm,膜架低于的波動而出現(xiàn)大的變化說明系統(tǒng)具有很強的抗沖擊負荷能MBR池水面20cm力。系統(tǒng)中MBR膜對反應器中的活性污泥的截留作用使混潛污泵進水水口設有雙層濾網(wǎng)使污水中的無機大顆粒合液中的微生物不僅沒有流失,反而不斷增殖從而保持了截留在系統(tǒng)外以免造成系統(tǒng)運行中的堵塞和減少膜污染,較高的活性污泥濃度,進而保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。而且作者簡介高志永(1982-),男,河南淮陽人,博士研究生,研究方向:由于系統(tǒng)中MBR膜的過濾作用使出水中的SS幾乎為零,環(huán)境科學與工程稿日期20100426從而使系統(tǒng)進一步降低了污水中的COD,提高了出水的安撒農(nóng)業(yè)科學2010年水質(zhì)。水 Raw weter清液 Supematant原水 Raw water00出水Eimt上清液 Supematant出水 Effluent運行時間 Ruming timm』d適行時間 Ruming tin∥d日4MBR對氨氯的去除效果圖2MBR對coD的去除效果owl efect of MBR to NH, -HFlg. 2 The removal efect of MBR to COD都低于20%。也就是說整個系統(tǒng)對污水中氨氮的去除效果由圖3可以看出,系統(tǒng)對污水中COD的總的去除率基是由活性污泥即生物處理效果決定,而膜分離作用主要是對本保持在7%以上,大部分時間處在9%以上系統(tǒng)反應器氨氮去除效果的進一步穩(wěn)定和強化?；旌弦褐械奈坌晕勰辔⑸飳ξ鬯蠧OD的去除起了主要生物降解 Biodegradation作用,而MBR膜的過濾作用對COD的去除率基本在20%左膜過濾 Membrane filtration右這一結(jié)果與劉銳等“的工作基本相同。也就是說整個系亠總?cè)コ?Total remval rate統(tǒng)對污水中COD的去除效果是由活性污泥即生物處理效果決定,而膜分離作用主要是對COD去除效果的進一步穩(wěn)定和強化。生物降解 Biadegradat io芒8g巴一婆膜過濾 Membrane filtration.±總?cè)コ?Total removal rate運行時間 Ruming time ld圖5MBR對氨氮的去除率自Flg. 5 The removal rate of MBR to NH,-H白昊陽等指出,對于硝化反應,當氨氮濃度大于10mg/L時呈零級反應,當進水氨氮超過100mg/L時,硝化菌出現(xiàn)明顯的自抑特性,亞硝菌和硝酸菌都受到抑制,硝化反應速度大大降低。同時,由于無缺氧環(huán)境和碳源限制,反硝化運行時間 Ruming tim』d作用很弱,出現(xiàn)了亞硝酸和硝酸的積累阻礙了硝化反應的圖3MBR對COD的去除率進一步進行,于是在高氨氮條件下MBR對氨氮的去除率在Fig 3 The removal rate of MBR to COD22MBR對污水NHH的去除效果由圖4可見原水2.3MBR對污水色度的去除效果由圖6可見MBR系統(tǒng)中的氨氮值變化也較大最低時低于40mgL,而高時可以達對污水中色度的去除效果較為明顯雖然污水中的色度變化10mg/L以上,氨氮這種較大的波動給系統(tǒng)的處理帶來很大較大,且最大值也較大,相應提高了污水的處理難度,但系統(tǒng)的難度當初期氨氮含量較低時,出水的氨氮相應也較低基對污水中的色度的處理相對理想,出水中的色度均低于30本都在10mg/L以下,這種處理效果還是比較理想的。但隨如,去除率均在大于60%,且較多時候去除率在80%以上。著污水中的氨氮值相對增大時,出水的氨氮值也有了一個相可以說,MBR系統(tǒng)對污水色度的去除比較成功。應的增加使出水中的氨氮值保持了一個較高的值,大部分2.4MBR對污水濁度的去除效果由圖7可見,MBR系統(tǒng)時間處在20mg/L左右,但也有部分值甚至在40mg/L以對濁度的去除效果非常明顯,這主要是MBR膜在起作用。上這說明MBR系統(tǒng)對處理含氨氮波動較大(氨氮含量較膜生物反應器池內(nèi)具有高濃度的懸浮物,如果不經(jīng)處理,出大)的污水中的氨氮效果不是十分理想水的濁度會非常高,一般設置二沉池使混合液中的活性污泥由圖5也可以看出,系統(tǒng)對氨氮的去除率也不是很穩(wěn)及其他雜質(zhì)沉淀后再排出,但系統(tǒng)不設二沉池,系統(tǒng)反應器定呈現(xiàn)一定的波動性。在高氨氮(50~114mg/L)條件下運池內(nèi)混合液經(jīng)MBR膜過濾后,活性污泥及其他懸浮物質(zhì)被行時,MBR對氨氮的去除率大多數(shù)情況下低于60%,并且非截留在池體內(nèi),一方面阻止了活性污泥的流失使膜生物反常不穩(wěn)定遠低于低氨氮含量的城市綜合污水的氨氮去除率應器池體內(nèi)保持較高的MISS值,一方面保證了出水的濁度(>90%)。張西旺等也發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。這個去除率對原水的濁度波動也較大但大部分的時間處于較高水平。經(jīng)高氨氮污水的處理是不甚理想的。系統(tǒng)對氨氮的去除起MBR膜過濾后,出水的濁度一般為零即系統(tǒng)對濁度的去除主要作用的依然是反應器中的活性污泥微生物,去除率一般率達10%,使出水的濁度一直保持在較低的水平在濁度的38卷16期高志永等MBR技術處理生活污水中試研究3復合淹沒式膜生物反應器對污水中氨氮的去除效果為了提高高氨氮條件下系統(tǒng)對氨氮的去除率筆者在傳讀率8統(tǒng)MBR工藝中增加了生物固定化載體,使污水處理的機理和效能都大為改觀。在這種系統(tǒng)中,微生物生存的基礎環(huán)境B冒6由原來的純好氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?種狀態(tài)的混合,一種為混合液的純好氧狀態(tài),另一種為在生物載體中存在的由外到內(nèi)的Do梯度形成好氧、缺氧、厭氧狀態(tài),這種轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸飫?chuàng)造了更豐富的存在形式,形成了一個更復雜的復合式生態(tài)系統(tǒng)。載體表面及內(nèi)部吸附的生物污泥與液相中的懸浮污泥運行時間 Ruming time d d共同發(fā)揮作用,各自發(fā)揮自己的降解優(yōu)勢。大量吸附生長在生物填料上的生物污泥使載體中的活性生物量大大增加實圖6MBR對污水中色度的去除效果測值為22548mg/L,在提高系統(tǒng)抗沖擊負荷能力的同時,使Fig.6 The removal effect of MBR to chroma in sewege去除方面,系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性,進而大大提高系統(tǒng)具有很強的脫氮能力。由圖9可見,加入生物載體后的了出水水質(zhì)。復合淹沒式膜生物反應器對污水中氨氮的去除效果得到大大提高除去前5d,后面的出水中氨氮值基本維持在10原水 Raw water出水Elutmg/L以下。加入生物載體后的系統(tǒng)對污水中的氨氮去除率亠去除率 Reoval rate見圖10。由圖10可知,系統(tǒng)對氨氮的去除率基本在70%以60r1100上,最高達%5%以上。12水Ra水 Effluent121416運行時間 Runing tune』d人人時圖7MBR對污水中濁度的去除效果運行時間 Ruming time』dFig. 7 The removal effect o MBR to SS25MBR反應器內(nèi)混合液中活性污泥的變化情況由圖8圖9復合淹沒式膜生物反應器對污水中氨氯的去除效果可見,MBR反應器池內(nèi)活性污泥運行初始濃度為2836Fg.9 The removal effect of submerged hybrid membrane bioremg/L,運行初期反應器內(nèi)活性污泥量有微小下降隨系統(tǒng)的ctor to NH, H in sewage運行,MLSS值趨于穩(wěn)定,系統(tǒng)運行到后期,MBR反應池內(nèi)的生物降解 Biodegradation活性污泥量與初期相比有明顯的增加。即從系統(tǒng)整個運行過程來看,活性污泥在總體上還是呈增長趨勢的。但從圖8可以看出,反應器內(nèi)的活性污泥并不是每天都在增長,而是有所波動,有時連續(xù)增長,也有時與前一天相比有所下降。也就是說,MBR反應器內(nèi)的活性污泥量隨著系統(tǒng)的運行而增長,但不是連續(xù)的,而是存在波動的,但總體上是呈上升趨勢的。。價運行時間 Ruming timm』d圖10復合淹沒式膜生物反應器對污水中氨氯去除率Fig 10 Tbe removal rate of suh八八actor to NH,- H in sev生物固定化載體中吸儲的活性污泥混合液對降低高氨氮起到了重要的作用,其不但MLS5高達22548mg/L,而且處于好氧一缺氧環(huán)境有利于氨氮去除率的提高4結(jié)論與建議運行時間 Rumine tim"dMBR系統(tǒng)對污水的處理效果是明顯的,對污水中的COD、色度、濁度等水質(zhì)指標都有較好的去除效果,這幾項的圖8MSs值變化情況Fig 8 The change situation of MLsS出水水質(zhì)指標均可以達到國家中水回用的水質(zhì)要求,但單純下轉(zhuǎn)第8679頁38卷16期牟雪姣等玉米蛋白水解物合鋅的工藝研究86793結(jié)論與討論(1)該研究表明、pH值是影響螯合反應的最主要因素,三一螯合物得率 Yield of chelated prodcts最佳螯合工藝條件為:玉米蛋白水解物的制備方法木瓜一鰲合率 Related ratio酶結(jié)合中性蛋白酶法pH值8.0,玉米蛋白水解物與鋅質(zhì)量比為3:1,此條件下鰲合物得率和整合率分別為77.8%和97.7%;該試驗制備的螯合物是一種不同于玉米蛋白水解物和鋅的新物質(zhì)。由于時間有限,對于整合物的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及其生物活性測定等還有待于進一步研究。玉米蛋白水解物與鋅質(zhì)量比(2)影響螯合反應的因素較多除了該試驗的3個因素外,鋅鹽的種類、鰲合反應時間整合反應溫度及肽或氨基酸田3玉米蛋白水解物與鋅質(zhì)量比對鰲合反應的彩響的濃度等也對螯合反應有一定影響考慮到試驗條件的限Fig 3 Efects of mass ratio of com protein hydrolysate to制,在查閱相關文獻的基礎上最終選取了玉米蛋白水解物的on the chelation reaction制備方法玉米蛋白水解物與鋅質(zhì)量比、pH值3個最主要的表3正交試驗結(jié)果影響因素優(yōu)化螯合工藝條件。合物得率與鰲合率是2個Table 3 Results of the orthogonal test不同的概念,兩者并無直接的關系,總的來說螯合物得率大大平因素t合物得率/%時,也會有較高的螯合率但鰲合率大時整合物得率不一定Yield of chelatedbelated ratio大。鰲合物形成的機制尚不很清楚推測是玉米蛋白水解物11-11取出如5中氨基酸或肽上的一些基團與鋅離子發(fā)生螯合反應形成配位鍵,從而生成了螯合物。22727(3)玉米蛋白水解物是各種肽和氨基酸的混合物,它們都能與鋅離子發(fā)生鰲合反應形成氨基酸鋅或小肽的鋅鰲合85.2物。該物質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定,在腸道中不受植酸等因素的影響,并322.3能以氨基酸和小肽的吸收模式,因此能大大提高鋅的利用49.932.660.5率,且在補鋅的同時又能補充人體必需的氨基酸,一種較理整合物得率k25.870.145.0想的食品營養(yǎng)強化劑,值得進一步研究開發(fā)。k349.148145.4參考文獻R2.737.515.5整合率80339.381[]董慧氨基酸合餓吸收轉(zhuǎn)運特點和曉響因素的研究[D]哈爾濱東北農(nóng)業(yè)大學,2001:20k370.987.072.8[2] WORST D J, OTTO B R, de GRAFF J Iron repressible outer membraneproteins o Helicobacter pylori involved in heme uptake[ J]. Infect Im-ne,19%5,63:4161-416溶液用茚三酮試劑檢測溶液顏色未發(fā)生改變;加入過量的(3]鄧尚貴,柴,粼小明低值魚蛋白多肽一鐵(D整合物的酶解制備及其抗氧化抗菌活性研究[J湛海洋大學學報,200,26(4)4-38硫化鈉后得到的黃色濾液用茚三酮試劑檢測溶液變?yōu)樽?]曉慧,韓友文鐘吸收代謝研究進展[J].中國料2014(1)2紅色即原樣品溶液中沒有游離的氨基酸或小肽,加人過量[5]尹德新型微量元素制復合羅白鋅的基礎研究與臨床應用的硫化鈉生成ZnS沉淀后,有游離的氨基酸或小肽。這說明[J].廣東微量元素科學197,4(7):59-6待測物質(zhì)是玉米蛋白水解物和鋅離子形成的一種特殊物質(zhì)[6]翟瑞文李雁群,余世望用玉米渣生的玉米蛋白肽飲料[門.食品科學,1997,18(9):31-33.該物質(zhì)即是玉米蛋白水解物與鋅的螯合物。[7]吳茹怡,曾里,曾凡駿復合氨基酸盤合物鑒定方祛的研究[J食品科技200(3):104-107(上接第8633頁)境科技,2006,19(1):36-29的MBR系統(tǒng)對污水的高氨氮含量的去除效果不是很理想[3]彭蓮劉忠洲膜生物反應器在廢水處理中的應用J]水處理技術這是此系統(tǒng)的局限性,可以考慮結(jié)合其他的處理單元,如增[4】劉銳黃幔.一體式膜生物反應器處理洗浴污水[]中國給水排水,加厭氧區(qū),來提高系統(tǒng)對高氨氮的去除003,7(1)5-8.[5]張嚴,金奇庭一體式MBR處理高氨氮小區(qū)生活污水中試研究[門]參考文獻環(huán)境程,203,2(1):23-26[]顧國維,何義亮膜生物反應器—在污水處理中的研究和應用M[6]白陽邢國平徐斌等復合MBR處理洗浴廢水并回用[]中國給比京:化學」業(yè)出版社,a002.水排水2004,30(9):90-92]唐麗袁愛華陳J春膜生物反應器在廢水處理中的應瓶江蘇環(huán)