膜-生物反應器污水處理與回用技術的研究與應用
摘要(yao):隨著(zhu)全球范圍 經(jing)濟 的(de)快速 發展 和(he)(he)人口的(de)膨脹,水(shui)(shui)(shui)資源(yuan)短缺(que)已成為(wei)(wei)全球人類共同面(mian)臨(lin)的(de)嚴峻挑戰。為(wei)(wei)解決困(kun)擾人類發展的(de)水(shui)(shui)(shui)資源(yuan)短缺(que) 問題 ,開發新的(de)可(ke)利用水(shui)(shui)(shui)源(yuan)是世界各國普遍關注(zhu)的(de)課(ke)題。世界上不少缺(que)水(shui)(shui)(shui)國家把污(wu)水(shui)(shui)(shui)再生(sheng)利用作為(wei)(wei)解決水(shui)(shui)(shui)資源(yuan)短缺(que)的(de)重要(yao)戰略之(zhi)一(yi)。這不僅可(ke)以消除污(wu)水(shui)(shui)(shui)對水(shui)(shui)(shui)環境的(de)污(wu)染,而且可(ke)以減(jian)少新鮮水(shui)(shui)(shui)的(de)使(shi)用,緩解需(xu)水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)供水(shui)(shui)(shui)之(zhi)間的(de)矛盾,給工農業生(sheng)產的(de)發展提供新的(de)水(shui)(shui)(shui)源(yuan),取得顯著(zhu)的(de)環境、經(jing)濟和(he)(he) 社會 效益。開展新型高效污(wu)水(shui)(shui)(shui)處理與回用技(ji)術的(de) 研究 對于推進污(wu)水(shui)(shui)(shui)資源(yuan)化的(de)進程具有十分(fen)重要(yao)的(de)意義(yi)。
關鍵詞:膜-生物反應器 污水處理 回用技術 研究 應用
1.前言
隨(sui)著全球范圍經濟(ji)的(de)(de)(de)(de)快速發(fa)展和(he)人口(kou)的(de)(de)(de)(de)膨脹,水(shui)資源(yuan)(yuan)短(duan)缺(que)(que)已成為全球人類共同面臨的(de)(de)(de)(de)嚴峻(jun)挑(tiao)戰。為解決困(kun)擾人類發(fa)展的(de)(de)(de)(de)水(shui)資源(yuan)(yuan)短(duan)缺(que)(que)問題(ti),開(kai)發(fa)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)可(ke)利用(yong)水(shui)源(yuan)(yuan)是世界(jie)各國普遍關注(zhu)的(de)(de)(de)(de)課題(ti)。世界(jie)上不少(shao)缺(que)(que)水(shui)國家把污(wu)(wu)水(shui)再生利用(yong)作為解決水(shui)資源(yuan)(yuan)短(duan)缺(que)(que)的(de)(de)(de)(de)重要(yao)戰略之一。這不僅可(ke)以(yi)(yi)消(xiao)除污(wu)(wu)水(shui)對(dui)水(shui)環(huan)境(jing)的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)染,而且可(ke)以(yi)(yi)減少(shao)新(xin)(xin)鮮水(shui)的(de)(de)(de)(de)使用(yong),緩解需水(shui)和(he)供水(shui)之間的(de)(de)(de)(de)矛盾(dun),給工農(nong)業生產的(de)(de)(de)(de)發(fa)展提供新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)水(shui)源(yuan)(yuan),取(qu)得顯著的(de)(de)(de)(de)環(huan)境(jing)、經濟(ji)和(he)社會效(xiao)益。開(kai)展新(xin)(xin)型(xing)高效(xiao)污(wu)(wu)水(shui)處理與(yu)回用(yong)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究對(dui)于(yu)推(tui)進污(wu)(wu)水(shui)資源(yuan)(yuan)化(hua)的(de)(de)(de)(de)進程具(ju)有(you)十(shi)分重要(yao)的(de)(de)(de)(de)意義(yi)。
膜-生物反(fan)應(ying)器是近(jin)年(nian)新開(kai)發(fa)的污(wu)(wu)水處(chu)理與回用(yong)(yong)技(ji)術。該技(ji)術由(you)于(yu)具有(you)諸(zhu)多傳統污(wu)(wu)水處(chu)理工藝所無法(fa)比擬(ni)的優點,在世界范圍受到普(pu)遍(bian)關注。本文(wen)將對(dui)近(jin)年(nian)來(lai)膜-生物反(fan)應(ying)器污(wu)(wu)水處(chu)理與回用(yong)(yong)技(ji)術的研究與應(ying)用(yong)(yong)進行介紹。
2.膜-生(sheng)物(wu)反(fan)應器的技(ji)術(shu)原理與(yu)特點
在膜(mo)-生物(wu)反應(ying)器中(zhong),由于用膜(mo)組件代(dai)替傳(chuan)統活(huo)性(xing)污泥(ni)工藝中(zhong)的(de)二沉池,可以(yi)進行高效的(de)固液分(fen)離,克服(fu)了傳(chuan)統活(huo)性(xing)污泥(ni)工藝中(zhong)出水水質不夠穩定、污泥(ni)容易膨脹等不足,從而(er)具有下(xia)列優點[1]:
(1)能高效地(di)進行固液分離,出水(shui)水(shui)質(zhi)良好(hao)且(qie)穩定,可以直接回用;
(2)由于膜(mo)的高效截(jie)留(liu)(liu)作用,可使(shi)微(wei)生物(wu)(wu)完全(quan)截(jie)留(liu)(liu)在生物(wu)(wu)反應(ying)器內(nei),實現反應(ying)器水力停留(liu)(liu)時間(HRT)和污(wu)泥(ni)齡(SRT)的完全(quan)分離,使(shi)運行控(kong)制更加靈活(huo)穩定(ding);
(3)生物反應器內(nei)能維持高濃度的(de)微生物量(liang),處(chu)理裝置容積負荷(he)高,占地面積省;
(4)有利于(yu)增殖緩慢的(de)微生物(wu)(wu)(wu)如硝化(hua)(hua)細菌的(de)截留(liu)和生長(chang),系統硝化(hua)(hua)效(xiao)率得以提高(gao)(gao)。也可(ke)增長(chang)一(yi)些難降解有機(ji)物(wu)(wu)(wu)在系統中的(de)水力停留(liu)時間,有效(xiao)地將(jiang)分(fen)解難降解有機(ji)物(wu)(wu)(wu)的(de)微生物(wu)(wu)(wu)滯留(liu)在反(fan)應器(qi)內,有利于(yu)難降解有機(ji)物(wu)(wu)(wu)降解效(xiao)率的(de)提高(gao)(gao);
(5)膜(mo)-生(sheng)物(wu)反應器一(yi)般都在高容積負(fu)荷、低(di)污泥(ni)負(fu)荷下(xia)運行,剩余污泥(ni)產量(liang)低(di),降低(di)了污泥(ni)處(chu)理費用(yong);
(6)易于實現(xian)自(zi)動控制,操作管理方便。
但(dan)膜(mo)-生物反(fan)應器也(ye)(ye)存在一些不(bu)足:(1)在運行過(guo)程(cheng)中,膜(mo)易受到(dao)污染,產水量降低(di),給操作(zuo)管理也(ye)(ye)帶(dai)來不(bu)便。這是(shi) 目前 廣大研(yan)究者致(zhi)力改進的(de)問題;(2)膜(mo)的(de)制造成本(ben)(ben)較高。但(dan)隨著膜(mo)制造技術的(de)不(bu)斷進步,其成本(ben)(ben)可望降低(di)。
3.膜-生物反應器(qi)的發展概述[2,3]
膜(mo)-生物(wu)反(fan)(fan)(fan)應器(qi)的(de)(de)(de)最早研(yan)(yan)(yan)究可以追溯到(dao)上世(shi)紀60年代末期的(de)(de)(de)美(mei)國。1969年Smith等報(bao)道采用(yong)超(chao)濾(lv)膜(mo)來替代傳(chuan)統(tong)活性(xing)污(wu)(wu)泥工藝中的(de)(de)(de)二(er)沉池(chi),用(yong)于處(chu)(chu)理(li)(li)城(cheng)市(shi)污(wu)(wu)水(shui)。在另一(yi)早期的(de)(de)(de)報(bao)道中,Hardt等采用(yong)死端過濾(lv)的(de)(de)(de)超(chao)濾(lv)膜(mo)與10L的(de)(de)(de)好氧反(fan)(fan)(fan)應器(qi)組合處(chu)(chu)理(li)(li)人(ren)工配制(zhi)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)水(shui),獲得了(le)COD去(qu)除率達98%的(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)(li)效果,污(wu)(wu)泥濃度(du)(du)與傳(chuan)統(tong)活性(xing)污(wu)(wu)泥法相比,有大幅度(du)(du)增加。美(mei)國的(de)(de)(de)Dorr-Oliver公司在1966年前后也(ye)開(kai)(kai)始了(le)膜(mo)-生物(wu)反(fan)(fan)(fan)應器(qi)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究,開(kai)(kai)發了(le)MST(Membrane Sewage Treatment)的(de)(de)(de)工藝。這一(yi)時期,研(yan)(yan)(yan)究的(de)(de)(de)重點在于開(kai)(kai)發適合高濃度(du)(du)活性(xing)污(wu)(wu)泥的(de)(de)(de)膜(mo)分離裝(zhuang)置。但由于受當(dang)時的(de)(de)(de)膜(mo)生產技術所(suo)限,膜(mo)的(de)(de)(de)使用(yong)壽命短、通(tong)量小(xiao),加之當(dang)時對處(chu)(chu)理(li)(li)排(pai)放出(chu)水(shui)水(shui)質要(yao)求不(bu)嚴,使這項技術在相當(dang)長一(yi)段(duan)時間僅停留在實驗(yan)室研(yan)(yan)(yan)究規模,未能投入實際應用(yong)。
70年(nian)代末期,日(ri)(ri)本由于污(wu)水(shui)再(zai)生(sheng)利(li)(li)用的(de)需要(yao),膜(mo)(mo)-生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器的(de)研(yan)究(jiu)工作有了較快的(de)進展。自1983年(nian)到(dao)1987年(nian)日(ri)(ri)本有13家公司使(shi)用好氧膜(mo)(mo)-生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器處理(li)(li)大樓污(wu)水(shui),處理(li)(li)水(shui)作為中水(shui)回用。1985日(ri)(ri)本建設(she)省牽頭組織了 “水(shui)綜(zong)合再(zai)生(sheng)利(li)(li)用系統(tong)(tong)90年(nian)代計(ji)劃”,其 內容 涉及到(dao)新型膜(mo)(mo)材(cai)料的(de)開發(fa)、膜(mo)(mo)分離裝置(zhi)的(de)構造設(she)計(ji)和膜(mo)(mo)-生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器運行系統(tong)(tong)的(de)研(yan)究(jiu)。通(tong)過產(chan)、學、研(yan)的(de)結合,把膜(mo)(mo)-生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器的(de)研(yan)究(jiu)在處理(li)(li)對象(xiang)、規模和深度上都大大推進了一步。這一階段的(de)膜(mo)(mo)-生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器的(de)型式主要(yao)是分置(zhi)式。
另一方面,加拿大Zenon公(gong)(gong)司推出了該公(gong)(gong)司的(de)分置(zhi)式膜-生(sheng)物反應器(qi),用(yong)于(yu)生(sheng)活污(wu)水的(de)好氧處(chu)理(li)。從80年代后期到(dao)90年代初,Zenon公(gong)(gong)司繼續(xu)Dorr-Oliver公(gong)(gong)司的(de)早期研究(jiu),以開(kai)發用(yong)于(yu)處(chu)理(li) 工業(ye) 廢水的(de)系統(tong)并獲得了成(cheng)功。Zenon公(gong)(gong)司的(de)商業(ye)化產品(pin),ZenoGem于(yu)1982年投入使用(yong)。
有關膜技術(shu)與厭氧反應器(qi)的(de)組合(he)使用在(zai)80年(nian)代(dai)初也受到(dao)關注。1982年(nian)Dorr-Oliver公司開發(fa)了(le)(le)MARS工藝(Membrane Anaerobic Reactor System)用于處理(li)高濃(nong)度(du)有機工業廢水。同時80年(nian)代(dai)初,在(zai)英國也開發(fa)了(le)(le)類(lei)同的(de)工藝。該工藝在(zai)南非進(jin)一步發(fa)展成為ADUF工藝(Anaerobic Digester Ultrafiltration Process)。
80年代末以(yi)后(hou),國(guo)際上(shang)對膜(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)物反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)的研(yan)究(jiu)更(geng)(geng)是(shi)方(fang)興未艾,研(yan)究(jiu)內(nei)容更(geng)(geng)加全面,深度(du)和廣度(du)不斷(duan)加強。在傳(chuan)統分(fen)置(zhi)式膜(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)物反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)的基礎上(shang),提出了運(yun)行能(neng)耗(hao)低(di)、占(zhan)地更(geng)(geng)為(wei)緊(jin)湊(cou)的一體式膜(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)物反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)[4]。有關膜(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)物反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)運(yun)行條(tiao)件的優化和膜(mo)(mo)污(wu)染(ran)機理(li)及其控制對策方(fang)面的研(yan)究(jiu)也十分(fen)活(huo)躍。這(zhe)為(wei)膜(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)物反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)的廣泛推廣應(ying)(ying)(ying)(ying)用奠定了基礎。目前,膜(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)物反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)在日本、美國(guo)、法國(guo)、英國(guo)、荷蘭、德國(guo)、南非、澳大利亞等國(guo)已(yi)得到相當多的應(ying)(ying)(ying)(ying)用。主要應(ying)(ying)(ying)(ying)用對象包括(kuo):生(sheng)(sheng)活(huo)污(wu)水的處(chu)理(li)與回用、糞便污(wu)水處(chu)理(li)、有機工業(ye)廢水處(chu)理(li)等。
我國(guo)對膜-生(sheng)物反應器(qi)的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)始于上世紀90年(nian)(nian)代初(chu)。最早開(kai)(kai)始研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)的(de)(de)有(you)(you)清華大學、 中(zhong)國(guo) 科學 院生(sheng)態環(huan)境研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)中(zhong)心、天津大學、同濟大學等(deng)。近年(nian)(nian),由(you)于該項(xiang)技術(shu)所具有(you)(you)的(de)(de)巨(ju)大吸引(yin)力和潛(qian)在的(de)(de)應用前景,受到(dao)了更多研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)者的(de)(de)青睞。許多大學、研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)所、環(huan)保公司(si)也加入到(dao)了此項(xiang)技術(shu)的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)開(kai)(kai)發中(zhong)。從(cong)國(guo)內專業雜志發表的(de)(de)論文篇(pian)(pian)(pian)數(shu)來看,近幾年(nian)(nian)增加很快,從(cong)1998年(nian)(nian)的(de)(de)9篇(pian)(pian)(pian)增加到(dao)2002年(nian)(nian)的(de)(de)60余(yu)(yu)篇(pian)(pian)(pian)。目前國(guo)內從(cong)事膜-生(sheng)物反應器(qi)開(kai)(kai)發應用的(de)(de)公司(si)也有(you)(you)十(shi)余(yu)(yu)家。
4. 膜-生物(wu)反應器(qi)對污(wu)染物(wu)的處(chu)理效果
4.1 有機污染物處理效果
許多研究(jiu)者都證實膜-生(sheng)物反應(ying)器(qi)能(neng)夠(gou)有(you)效地(di)去(qu)除(chu)(chu)有(you)機(ji)污(wu)染物并獲得良好的出(chu)水(shui)水(shui)質。早在(zai)上世紀80年代日(ri)本的三井石化(hua)公司采用(yong)好氧(yang)膜-生(sheng)物反應(ying)器(qi)處(chu)理(li)大樓生(sheng)活(huo)污(wu)水(shui),在(zai)進水(shui)BOD5為(wei)330~710mg/L時,出(chu)水(shui)BOD5僅為(wei)1~5mg/L,BOD去(qu)除(chu)(chu)率可達99%以(yi)上。膜出(chu)水(shui)可以(yi)作(zuo)為(wei)樓房中(zhong)(zhong)水(shui)道用(yong)水(shui)、草(cao)地(di)噴水(shui)和(he)(he)汽(qi)車沖洗水(shui)等使用(yong),達到了污(wu)水(shui)再生(sheng)利用(yong)的目的。邢傳(chuan)宏[5]采用(yong)分置式(shi)好氧(yang)膜-生(sheng)物反應(ying)器(qi)對城市污(wu)水(shui)的處(chu)理(li)進行了試驗研究(jiu)。在(zai)該系(xi)統中(zhong)(zhong),采用(yong)管狀陶瓷膜,切割分子量為(wei)3000,000。系(xi)統表(biao)現出(chu)穩定的有(you)機(ji)物去(qu)除(chu)(chu)率,即使進水(shui)COD在(zai)100-800mg/L,NH4+-N在(zai)10-40mg/L大幅度變化(hua)的情(qing)況下(xia),COD和(he)(he)NH4+-N去(qu)除(chu)(chu)率分別可達96%和(he)(he)95%以(yi)上,出(chu)水(shui)COD均小于20mg/L。其(qi)它水(shui)質監測指(zhi)標及與建設部雜用(yong)水(shui)水(shui)質標準的比較見表(biao)1。
表1 MBR處理城市污水(shui)出水(shui)與建(jian)設部雜用(yong)水(shui)標準(CJ25.1-89)的比較
項(xiang) 目 |
膜出水 |
雜用水(shui)標(biao)準(zhun) |
|
廁所(suo)沖(chong)洗、城市綠化 |
掃(sao)除、洗車 |
||
COD(mg/L) 懸浮物(mg/L) 氨氮(mg/L) 總大腸菌數(個/L) pH 色(se)度(du)(度(du)) 濁度(NTU) 嗅 |
<20 無 <1 未檢出(chu) 8.2 <2.5 <2 無(wu)不(bu)快感(gan) |
50 10 20 3 6.5-9.0 30 10 無不快感(gan) |
50 5 10 3 6.5-9.0 30 5 無(wu)不快感 |
在(zai)膜-生(sheng)物反應器(qi)中污染物去除率很高的(de)(de)原因在(zai)于:(1)膜的(de)(de)分離作用維持了高濃度的(de)(de)生(sheng)物量,促進(jin)了生(sheng)物降解(jie)作用;(2)膜分離本身對(dui)懸浮物COD和大分子溶解(jie)性有機(ji)物也有進(jin)一步(bu)的(de)(de)截留(liu)效果(guo)。對(dui)于COD的(de)(de)去除,由(you)膜截留(liu)作用的(de)(de)貢獻率在(zai)10-20%左右(you)。
膜-生物反(fan)應器(qi)良好及穩定的出水(shui)水(shui)質(zhi)還有賴于(yu)膜表(biao)面形成(cheng)的凝膠層的分離截(jie)留(liu)作(zuo)用。很多(duo)研(yan)究者發現膜-生物反(fan)應器(qi)在運行一(yi)小段時(shi)間后,一(yi)些大分子的微生物產(chan)物便(bian)會附著于(yu)膜的表(biao)面形成(cheng)一(yi)層動(dong)態過濾膜,也稱為凝膠層。這層凝膠層也能起(qi)到過濾膜的作(zuo)用,且由于(yu)其(qi)截(jie)留(liu)作(zuo)用大于(yu)膜本身(shen),從(cong)而有助于(yu)提高出水(shui)水(shui)質(zhi)[6]。
有(you)(you)關操作條件對膜-生物(wu)(wu)反應(ying)器處理效果的(de)(de) 影響 也(ye)有(you)(you)許多報道。研究表明(ming),變化(hua)HRT(從2h 變化(hua)到24h)和SRT(從5d到1300d(基本上不排泥)),對污染物(wu)(wu)的(de)(de)去除沒有(you)(you)明(ming)顯影響。
表2列出(chu)了好氧膜-生物反(fan)應(ying)器處理城市和工業廢水的(de)效果和運(yun)行(xing)條件。
表(biao)2好氧膜-生物反(fan)應器處理城市(shi)和(he)工業廢水的效果和(he)運(yun)行條件(jian)
項(xiang) 目(mu) |
城市(生活)廢水 |
工業廢水 |
進(jin)水(shui)COD(mg/L) COD去除(chu)率(%) 污(wu)泥(ni)濃度(g/L) 容(rong)積負荷(kg-COD/(m3d)) 污泥負荷(kg-COD/(kg-VSSd)) 污泥產率(kg-MLSS/kg-COD) 水(shui)力停(ting)留時(shi)間(jian)(h) 污(wu)泥(ni)齡(d) |
44.2-800 90-98 10-20, 最高(gao)50 1.2-5.78 0.03-0.55 0-0.34 2-24 5-µ |
1333-68000 90-99.8 20-40,大部分(fen)>40 0.25-16 0.012-2.72 0.05-0.35 14-389 6.2-600 |
4.2 氮(dan)磷去除效果
在(zai)膜(mo)(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應器中,由于膜(mo)(mo)(mo)分(fen)離對(dui)硝(xiao)化細菌的(de)高效截(jie)留作(zuo)用(yong),生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應器內(nei)(nei)可以(yi)(yi)維(wei)持高濃度的(de)硝(xiao)化細菌。因(yin)此通(tong)常(chang)膜(mo)(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應器可以(yi)(yi)獲(huo)得(de)非常(chang)高的(de)硝(xiao)化效果(guo),氨氮去除率可以(yi)(yi)達(da)到95%以(yi)(yi)上。通(tong)過調(diao)整適當的(de)操作(zuo)方式,膜(mo)(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應器中也能獲(huo)得(de)很(hen)好的(de)TN去除率。如Suwa利用(yong)間(jian)歇曝氣(qi),在(zai)分(fen)置式膜(mo)(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應器中獲(huo)得(de)了(le)0.0074 g-N /g-VSS d-1的(de)反(fan)硝(xiao)化效果(guo)。Chiemchaisri采(cai)用(yong)同樣的(de)運(yun)行(xing)方式,脫氮率達(da)92.6%。有研究認為(wei),在(zai)膜(mo)(mo)(mo)-生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應器內(nei)(nei)控制(zhi)DO的(de)條件下,可以(yi)(yi)發生(sheng)(sheng)(sheng)同步(bu)硝(xiao)化/反(fan)硝(xiao)化反(fan)應。
關(guan)于膜-生(sheng)(sheng)物(wu)反應器(qi)對(dui)磷的(de)(de)(de)去除也有(you)相當(dang)報(bao)道,去除范(fan)圍在11.9%到75%不等。單獨(du)的(de)(de)(de)同化(hua)作用似乎不能(neng)解釋膜-生(sheng)(sheng)物(wu)反應器(qi)中磷的(de)(de)(de)全(quan)部去除。其機理有(you)待于進一步(bu)研(yan)究。通過(guo)與化(hua)學除磷法相結合,可(ke)以保(bao)證系統(tong)出水達(da)到相應的(de)(de)(de)標準值以下(xia)。
4.3 難降解有機(ji)物處(chu)理效果(guo)
采(cai)用膜(mo)(mo)-生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器處理(li)(li)含難(nan)降(jiang)(jiang)解(jie)有機物(wu)(wu)廢(fei)(fei)水,可以(yi)強化系統(tong)對(dui)(dui)(dui)難(nan)降(jiang)(jiang)解(jie)有機物(wu)(wu)的(de)處理(li)(li)效(xiao)(xiao)果,提(ti)高系統(tong)對(dui)(dui)(dui)沖擊負荷(he)的(de)承受能力。桂(gui)萍[7]以(yi)喹啉和EDTA兩種難(nan)降(jiang)(jiang)解(jie)有機物(wu)(wu)為(wei)對(dui)(dui)(dui)象(xiang),在實驗室小試的(de)基礎上采(cai)用膜(mo)(mo)-生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器進(jin)行了(le)(le)(le)試驗研究(jiu),并在同等條件下與(yu)普通(tong)活性污泥法進(jin)行了(le)(le)(le)對(dui)(dui)(dui)比。結果表明,膜(mo)(mo)-生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器較(jiao)普通(tong)活性污泥法,對(dui)(dui)(dui)難(nan)降(jiang)(jiang)解(jie)有機物(wu)(wu)的(de)去除效(xiao)(xiao)率和去除負荷(he)更(geng)高,抗進(jin)水有毒(du)物(wu)(wu)沖擊負荷(he)能力更(geng)強,運行更(geng)為(wei)穩定。劉(liu)超翔[8]開展了(le)(le)(le)厭氧/好氧膜(mo)(mo)-生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器處理(li)(li)毛(mao)染廢(fei)(fei)水的(de)中(zhong)試研究(jiu),獲(huo)得(de)了(le)(le)(le)比傳(chuan)統(tong)工藝更(geng)好的(de)處理(li)(li)效(xiao)(xiao)果,處理(li)(li)出水可以(yi)達到中(zhong)水回用標準。此外,也有研究(jiu)報(bao)道采(cai)用膜(mo)(mo)-生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器處理(li)(li)制藥(yao)廢(fei)(fei)水、石化廢(fei)(fei)水等,取得(de)了(le)(le)(le)良(liang)好的(de)效(xiao)(xiao)果。
5.膜-生物反應器的 應用 現狀
5.1 在國(guo)外應(ying)用情況
表3 列出了(le)國外一(yi)些(xie)國家近年來MBR的(de)應(ying)用情況(kuang)[13]。在(zai)日(ri)本運(yun)行(xing)(包括在(zai)建)的(de)膜-生(sheng)物反(fan)應(ying)器(qi)占全(quan)球的(de)60%以上。在(zai)膜-生(sheng)物反(fan)應(ying)器(qi)的(de)應(ying)用中(zhong),98%以上是好氧膜-生(sheng)物反(fan)應(ying)器(qi),其中(zhong)55%以上是一(yi)體式膜-生(sheng)物反(fan)應(ying)器(qi)。
表3 MBR的國外應用(yong)情況
國家 |
應用單位 |
膜供應 廠家 |
處理規模 |
處理對象 |
荷蘭 |
Beberwijk污(wu)水處理(li)廠 |
240 |
生活污水 |
|
荷蘭 |
Varsseveld污水處理廠 |
18000 |
生活污水(shui) |
|
英國 |
Porlock污水處理(li)廠(chang) |
Kubota |
1900 |
生活污水 |
英國 |
Swanage污水處理廠 |
Kubota |
13000 |
生活污水 |
英國 |
Daldowie污水處(chu)理廠 |
Kubota |
10800 |
生(sheng)活污水(shui) |
英國 |
Wraxall污水處理廠 |
Kubota |
290 |
生活污水 |
德國 |
Buechel污水處理廠 |
Kubota |
960 |
生活污水 |
德國 |
Markranstadt污水處理廠 |
Zenon |
6000 |
生(sheng)活污水 |
德國 |
Erftverband污水(shui)處理(li)廠 |
1500 |
生(sheng)活污(wu)水 |
|
德國 |
MoonhEim污水處理廠(chang) |
5000 |
生活污水(shui) |
|
德國 |
Kaarst污水處理廠 |
40000 |
生活污水(shui) |
|
愛而蘭 |
Avonmore公(gong)司 |
Kubota |
7100 |
生活(huo)污水 |
愛(ai)而蘭 |
Minchmalt廠 |
Kubota |
1720 |
生(sheng)活污(wu)水(shui) |
比利時(shi) |
HEIst污水(shui)處理廠 |
30000 |
生(sheng)活污水 |
|
比(bi)利時 |
Schilde污(wu)水處理(li)廠 |
14000 |
生(sheng)活污水 |
|
奧地利 |
Halbenrain污水處理廠 |
100 |
垃圾滲(shen)濾液 |
|
奧地利 |
Zenon |
270 |
生(sheng)活污水 |
|
瑞士 |
Zenon |
5000 |
生(sheng)活污水 |
|
以(yi)色列(lie) |
Jerusalem污水處理(li)廠 |
4000 |
生活污水 |
|
美國 |
24座污(wu)水處理廠 |
Zenon |
7500 |
城(cheng)市污水 |
加拿大 |
9座污(wu)水處理廠 |
Zenon |
城市污(wu)水 |
|
日本 |
300余座 |
小區污水回用 |
||
日本 |
150余座 |
工業(ye) 廢水(shui) |
5.2 在國內應用情況
表(biao)4為我國的部分應用實(shi)例。
表(biao)4 MBR在我(wo)國(guo)的部(bu)分(fen)應用實(shi)例
廢水(shui)種類 |
處(chu)理(li)能力 (m3/d) |
COD(mg/L) |
BOD5(mg/L) |
NH4+- N (mg/L) |
SS(mg/L) |
||||
進水 |
出水 |
進水 |
出水 |
進水 |
出水 |
進水 |
出水 |
||
黃泔(gan)廢水 醫院(yuan) 廢水 制藥廢水 大樓廢(fei)水(shui) 食品(pin)廢水 食品廢水 |
17 25 50 200 500 125 |
900-12000 48-278 1500-4900 92-108 754 400-1300 |
<100 <25 <180 23 <80 <20 |
6805 20 500-1633 27-32 |
10 0.4 10 8 |
130-180 10-24 257-394 |
5 1 15 |
5000 730 39-47 |
10 10 3.5 |
5.3 鋒尚國際公寓膜-生物反應器示范工程運行(xing)情況
清華大學(xue)環境 科學(xue) 與(yu)工程系在國(guo)(guo)家“十五(wu)”攻關(guan)的支持下(xia),在海淀區鋒尚國(guo)(guo)際公寓(yu)建立了處理(li)(li)規模為240m3/d的膜-生(sheng)物反應器中(zhong)水回用工程。 目前 該工程從啟動已運行(xing)3個多月,COD,氨氮和(he)LAS的去除(chu)效果分(fen)別見圖1, 圖2和(he)圖2。運行(xing)期間(jian),系統出水平均COD,氨氮, LAS和(he)濁(zhuo)度(du)的濃度(du)分(fen)別為17.25mg/L, 0.75 mg/L, 0.16mg/L和(he)0.61mg/L,滿足中(zhong)水回用標(biao)準。目前處理(li)(li)出水用于(yu)該住宅區的綠化用水。
圖1 鋒尚(shang)國(guo)際公寓膜-生物反應器示范工程COD處理效(xiao)果
圖(tu)2 鋒尚國際公(gong)寓膜-生(sheng)物反應器示范工程氨氮處理效果
圖3 鋒(feng)尚(shang)國際公寓膜(mo)-生(sheng)物反應器示范工程LAS處理效(xiao)果(guo)
6.結束語
膜-生物反(fan)應(ying)(ying)器有諸多傳(chuan)統(tong)工藝不(bu)及的(de)(de)優點,在污(wu)水(shui)處理和回用(yong)中(zhong)具有廣闊的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)前景(jing)。可以(yi)應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)領域(yu)包括:高層建筑的(de)(de)中(zhong)水(shui)回用(yong)、居(ju)住小(xiao)區生活污(wu)水(shui)資(zi)源(yuan)(yuan)化、城市污(wu)水(shui)資(zi)源(yuan)(yuan)化以(yi)及有機工業廢(fei)水(shui)的(de)(de)資(zi)源(yuan)(yuan)化等(deng)。目(mu)前我國在膜-生物反(fan)應(ying)(ying)器污(wu)水(shui)處理與(yu)回用(yong)方面的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)實例還不(bu)太多,規模也不(bu)夠大(da)。今后(hou)應(ying)(ying)通過產(chan)、學、研(yan)的(de)(de)緊密合作,進(jin)一(yi)步(bu)加強 研(yan)究(jiu) 開發以(yi)推動其產(chan)業化進(jin)程(cheng)。
主要(yao) 參考 文獻 :
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9. Magara, Y. and Itoh, M., The effect of operational factors on solid/liquid separation by ultra-membrane filtration in a biological denitrification system for collected human excreta treatment plants. Wat. Sci. Tech., 23, 1583-1590(1991).
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12. 張傳義, 王 勇(yong), 黃霞(xia)等:一體式膜(mo)-生物反應器(qi) 經濟 曝氣量的試驗研(yan)究, 膜(mo)科學與技術,已接收(shou)。
13. 張穎(ying)、顧平、鄧曉欽:膜生(sheng)物反應器在污(wu)水(shui)處理中的(de) 應用 進(jin)展, 中國 給水(shui)排水(shui),18(4), 90-92(2002).

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