1 前言
焦化废水含有大量的有毒难降解物质和较高的含氮量,传统的生物处理往往工
流程较长,处理效果较难达到要求。膜生物反应器(Membrane Bioreactor)是通过膜分离强化生物处理效果的组合工艺。由于膜的截留作用,微生物不随出水流失,同时大分子难降解物质和微生物代谢产物也保留在反应器内,其中有些物质可能对微生物生理活动产生一些影响,使得膜生物反应器在NH3-N的去除中,具有不同于普通活性污泥法的性质。本试验通过一年多的运行,研究了在较长泥龄条件下,膜生物反应器对焦化废水中NH3-N的去除特点,并探讨了NH3-N去除的影响因素。
2 试验材料和试验方法
2.1 试验装置及材料
试验采用一体式膜生物反应器进行研究,试验装置如图1所示。反应器容积15L,膜组件采用PVDF中空纤维微滤膜,孔径0.15μm,膜面积0.22m2。
2.2 运行条件
生物反应器的运行方式分为两阶段。
阶段一:从1999年9月27日起的310天采用缺氧—好氧工艺运行,运行周期为24h,其中缺氧进水6h,曝气反应15h,膜排水2h(排水量11L),闲置1h。
阶段二:2000年8月2日~9月23日(第311天~364天)为缺氧—好氧—缺氧方式运行(9月2日~23日排水量减为8L),周期仍为24h,缺氧进水3.5(3)h,曝气15h,缺氧搅拌3.5(4.5)h,曝气排水2(1.5)h。
试验期间除分析少量取泥外,污泥增长缓慢,基本不排泥。经核算,泥龄为600天。
2.3 膜组件运行情况
排水采用恒通量方式,即固定排水量为0.14L/min,随着混合液浓度提高和膜面污染物的沉积,抽吸压力逐渐上升。为控制膜污染引起的压力上升。设定抽吸10min,停歇5min,整个排水期分为8个周期。膜组件下部曝气和膜组件的垂直运动,在膜表面产生水流剪切作用,使吸附于膜面的污染物部分脱落,缓解压力上升。排水完毕,将膜组件用进水清洗后,冲洗水返回反应器内,膜用出水浸泡。系统运行一年多,未进行化学清洗,运行稳定。
3 试验结果及分析
3.1 硝化效果的影响因素
运行过程中,在保证温度、pH、溶解氧的条件下,进水NH3-N小于24mg/L时,出水NH3-N均小于5mg/L。春季,硝化启动后,系统进出水NH3-N变化见图2。
系统受到以下因素影响较大:
3.1.1 冲击负荷的影响
由图2分析,当进水NH3-N浓度突然升高,系统对NH3-N去除效果明显下降,污泥负荷甚至出现负值(这是因为异养菌受冲击负荷影响比硝化菌小,进水中的有机氮继续被异养菌转化为NH3-N,从而使出水NH3-N高于进水),需要经过一段时间(5天以上)才能恢复。
系统耐冲击负荷的能力较差,主要由于反应器内微生物多数呈分散生长,相对于传统活性污泥法中的污泥絮体中集中生长的微生物来讲,抗冲击负荷的能力要差。
3.1.2 pH值的影响
系统对NH3-N的处理效果与出水pH值密切相关,图3为进水NH3-N为122mg/L左右时,出水NH3-N浓度与pH的关系。当pH大于8.1时,出水NH3-N才能降至10mg/L。同时,在试验中发现进水NH3-N浓度越大,要保持处理效果,要求出水pH越高(见表1)。