洗浴污水大多產(chǎn)生于公共浴室、賓館等地，一般水量大而有機(jī)物含量低，是污水資源化的重要水源，經(jīng)適當(dāng)處理后可回用于綠化、沖洗廁所等。
1 試驗(yàn)裝置與方法
一體式中空纖維膜—生物反應(yīng)器的中試裝置設(shè)在清華大學(xué)東北浴室附近，用于處理學(xué)生浴室的洗浴污水，其工藝流程如圖1所示。整個(gè)裝置主要由生物反應(yīng)池和膜組件兩部分組成。生物反應(yīng)池尺寸為0.9 m×0.93 m×2 m，有效容積為1.5 m3，內(nèi)部被隔板分為升流區(qū)和降 流區(qū)兩部分。聚乙烯中空纖維微濾膜組件共有8塊，膜總面積32m2，分兩層置于反應(yīng)池升 流區(qū)。膜組件下設(shè)有穿孔管，曝氣量控制在35～50 m3/h。壓差計(jì)用于監(jiān)測(cè)在運(yùn)行過(guò)程 中膜過(guò)濾壓差的變化。液位控制器用于控制生物反應(yīng)池液面使之恒定。電子流量計(jì)用于測(cè)定膜出水的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。
1.2試驗(yàn)用水水質(zhì)
試驗(yàn)污水水質(zhì)如表1所示。
| 溫度(℃) | 濁度(NTU) | pH | 嗅 | NH3-N(mg/L) | NO2--N( mg/L) |
| 20～25 | 146～185 | 5.8～6.3 | 芳香 | 0.59～1.01 | 0.02～0. 08 |
| NO3--N(mg/L) | COD( mg/L) | TOC(mg/L) | SS(mg/L) | BOD5(mg/L) | LAS(mg/L) |
| 0.03～0.07 | 130～322 | 68～126 | 15～50 | 99～212 | 3.5～8.9 |
1.3測(cè)試項(xiàng)目與方法
測(cè)試項(xiàng)目包括各種常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)，均采用國(guó)家環(huán)保局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》中的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
圖2為原水、生物反應(yīng)池上清液和膜過(guò)濾出水的COD變化情況以及系統(tǒng)各部分對(duì)COD 的去除效果。
以上結(jié)果說(shuō)明LAS的去除主要靠生物反應(yīng)池中微生物的分解作用，膜對(duì)LAS的截留作用很小。
2.2系統(tǒng)出水水質(zhì)
表2匯總了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后的膜出水水質(zhì)與建設(shè)部頒布的生活雜用水回用標(biāo)準(zhǔn)(CJ25.1—19 89)的主要項(xiàng)目比較。大腸菌群在運(yùn)行前期未檢出，故在運(yùn)行后期沒(méi)有繼續(xù)檢測(cè)，但發(fā)現(xiàn)膜內(nèi)表面滋生有微生物，可能對(duì)出水會(huì)造成一定影響。其余各項(xiàng)出水水質(zhì)指標(biāo)均滿足雜用水回 用標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)，膜出水只需經(jīng)簡(jiǎn)單消毒處理就可以安全回用于沖廁、綠化、掃除、洗車等場(chǎng)合。
| 項(xiàng)目 | SS(mg/L) |
NH3-N (以N計(jì)，mg/L ) |
COD (mg/L) |
BOD5 (mg/L) |
LAS(mg/L) |
|
本系統(tǒng)出水沖廁、 綠化掃除、洗車 |
— ≤10 ≤5 |
0. 22～0.42 ≤20 ≤10 |
＜40 ≤50 ≤50 |
＜5 ≤10 ≤10 |
＜0.2 ≤1.0 ≤0.5 |
| 項(xiàng)目 | 色度(倍) | 濁度(NTU) | pH | 嗅大 | 腸菌群(個(gè)/L) |
|
本系統(tǒng)出水沖廁、 綠化掃除、洗車 |
＜3 ≤30 ≤30 |
＜1 ≤10 ≤5 |
6.5 6.5～9.0 6.5～9.0 |
無(wú)異常 無(wú)不快感 無(wú)不快感 |
運(yùn)行前期未檢出 ≤3 ≤3 |
膜—生物反應(yīng)器中膜的高效截留作用使微生物全部截留于生物反應(yīng)池中，不僅維持了較高的 污泥濃度和容積負(fù)荷，而且可以增強(qiáng)反應(yīng)池的抗沖擊負(fù)荷能力。在試驗(yàn)過(guò)程中，容積負(fù)荷和污泥負(fù)荷與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比波動(dòng)較大［容積負(fù)荷波動(dòng)于0.50～1.85 kgCOD/(m3· d)，污泥負(fù)荷波動(dòng)于0.33～2.02 kgCOD/(kgVSS·d)］，但這種波動(dòng)沒(méi)有對(duì)COD和 LAS的去除效果產(chǎn)生影響，充分顯示了膜—生物反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力。此外，試驗(yàn) 達(dá)到的比較大容積負(fù)荷UV為1.85 kgCOD/(m3·d)，相當(dāng)于活性污泥法的2～3倍。
2.4膜通量和膜過(guò)濾壓差的變化
為減緩啟動(dòng)階段的膜污染，須分階段由小到大控制膜通量。首先將膜通量控制在6.25 L/( m2·h)運(yùn)行一段時(shí)間，然后逐步增大至9.4L/(m2·h)、13.125 L/(m2·h) ，比較后穩(wěn)定于13.75 L/(m2·h)不變。運(yùn)行125 d后，由于膜過(guò)濾壓差較高而重新將膜通量降低至11 L/(m2·h)左右。
試驗(yàn)運(yùn)行前期膜過(guò)濾壓差增長(zhǎng)迅速，經(jīng)分析可能是由于污泥沉積在膜表面所致，因此分別在運(yùn)行至第34、60、90和100 d時(shí)停止進(jìn)、出水，只維持曝氣，企圖去除膜面污泥層，對(duì)膜的過(guò)濾性能進(jìn)行恢復(fù)。從膜過(guò)濾壓差的變化情況來(lái)看，第34 d和60 d的恢復(fù)效果較好，但第90 d以后的恢復(fù)效果不太好，尤其是第100 d，幾乎無(wú)恢復(fù)效果。運(yùn)行至21 6 d，膜過(guò)濾壓差上升到了60kPa，運(yùn)行停止。
2.5膜污染分析
為了解造成膜污染的原因，運(yùn)行第208 d時(shí)剪下一段膜絲進(jìn)行電鏡觀察(見(jiàn)圖4)。可以看出， 膜外表面污泥沉積情況很不均勻(圖4a)。在膜絲內(nèi)部負(fù)壓和膜面紊流形成的剪切力等雙重作用下，有些污泥在膜外表面的局部沉積下來(lái)，這些沉積污泥由絲狀真菌、放線菌、球菌和桿菌組成。絲狀真菌表面輪廊清晰，產(chǎn)生的分泌物較少，而其余菌種周圍都有厚厚的一層分泌物。這些分泌物不僅對(duì)凝結(jié)菌膠團(tuán)起到了重要作用(圖4b)，還附著于膜表面或進(jìn)入膜的孔道成為膜表面凝膠層的重要組成物質(zhì)(圖4c)。另一方面凝膠層對(duì)膜外表面的污染相當(dāng)普遍，整體來(lái)看形成得相對(duì)均勻，但從小范圍來(lái)看厚度差異較大，變化于0～5μm之間(圖4c)。
膜內(nèi)表面微生物的滋生也是膜污染的一個(gè)重要原因(圖4 d)。在膜的內(nèi)表面均勻生長(zhǎng)了一層以絲狀真菌為骨架、球菌和桿菌相附著的薄薄的微生物層，這些微生物也分泌出一些代謝產(chǎn)物，但比膜外表面少得多。膜內(nèi)表面污染主要以微生物層為主。
3 結(jié)論
�、僖惑w式膜—生物反應(yīng)器工藝用于處理并回用洗浴污水在技術(shù)上是可行的。試驗(yàn)表明，無(wú)論進(jìn)水水質(zhì)如何變化，均能得到優(yōu)質(zhì)而穩(wěn)定的膜過(guò)濾出水：COD＜40mg/L、NH3-N＜ 0.5 mg/L、LAS＜0.2 mg/L，且無(wú)色無(wú)味、無(wú)SS，符合建設(shè)部頒布的生活雜用水回用標(biāo)準(zhǔn)。
�、谠谀�—生物反應(yīng)器中活性污泥對(duì)COD和LAS的去除起主要作用，而膜分離對(duì)維持穩(wěn)定的系統(tǒng)出水起到了重要作用。
�、勰�—生物反應(yīng)器的 試驗(yàn)容積負(fù)荷UV為0.50～1.85 k gCOD/(m3·d)，污泥負(fù) 荷Ua為0.33～2.02 kgCOD/(kgVSS·d)，二者隨進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，但由于膜—生物 反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，這一波動(dòng)沒(méi)有影響系統(tǒng)出水水質(zhì)。
④系統(tǒng)在沒(méi)有對(duì)膜進(jìn)行任何化學(xué)清洗的條件下連續(xù)運(yùn)行了216 d。
⑤電鏡觀察表明，膜外表面污泥層的沉積、凝膠層的增厚和膜內(nèi)表面微生物的滋生是造成 膜污染的主要原因。
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