高濃度有機(jī)廢水處理中膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用

高濃度有機(jī)廢水是指化工、冶金、制革、食品發(fā)酵以及醫(yī)藥等行業(yè)排出的含有大量有機(jī)污染物的工業(yè)廢水。這些有機(jī)物排放到水體中，會(huì)加快溶解氧的過(guò)量消耗，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步造成厭氧分解，對(duì)水體生物造成嚴(yán)重的危害。不僅如此，其還會(huì)大幅度降低水體的自?xún)裟芰?。我?guó)水資源不足，降低工業(yè)廢水的有機(jī)物排放量，可以大幅度地提高我國(guó)水資源利用率。2005年，我國(guó)共排放工業(yè)廢水525億m3，其中，有機(jī)污染物排放量巨大。氨氮（NH3-N）排放量為150萬(wàn)t，化學(xué)需氧量（CODCr）的排放量高達(dá)1414萬(wàn)t，對(duì)我國(guó)七大水系均造成極為嚴(yán)重的污染。此外，主要污染指標(biāo)還包括石油類(lèi)、高錳酸鉀指數(shù)（CODMn）、揮發(fā)酚以及五日生化需氧量（BOD5）等。

有機(jī)廢水處理可以有效減少水環(huán)境污染物，解決我國(guó)水資源的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，避免水體中的植物與藻類(lèi)過(guò)度生長(zhǎng)而導(dǎo)致水體加速老化。有機(jī)廢水處理可以進(jìn)一步降低廢水中氮與磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排放量。與城市生活廢水不同，工業(yè)廢水具有成分多樣化、處理難度大、費(fèi)用高、污染物含量大等特點(diǎn)，一旦直接排放，就會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成極大的影響。部分工業(yè)廢水含有易燃易爆的有毒有害物質(zhì)，溫度較高，直接排放會(huì)造成較為嚴(yán)重的熱污染。最為重要的是，我國(guó)水資源貧乏，部分地區(qū)長(zhǎng)期面臨無(wú)水或定時(shí)供水的情況。工業(yè)廢水的隨意排放會(huì)使原本就緊張的水資源狀況雪上加霜，由此可見(jiàn)，改進(jìn)工業(yè)廢水處理技術(shù)刻不容緩。

1、膜生物反應(yīng)器技術(shù)在廢水處理中的意義

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得極大的發(fā)展，但是一味加快經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而忽略環(huán)境保護(hù)會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的破壞，尤其是水污染。水是人們生存的必需物質(zhì)之一，水污染給人們的正常生活帶來(lái)巨大的威脅。近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程逐漸加快，工業(yè)生產(chǎn)效率提高，然而工業(yè)廢水排放導(dǎo)致水污染加重，同時(shí)還有很多未經(jīng)處理的生活污水直接排放，二者都是造成當(dāng)前水污染的重要因素。膜生物反應(yīng)器是當(dāng)前處理工業(yè)有機(jī)廢水的有效工藝，與環(huán)保理念息息相關(guān)，人們要合理運(yùn)用膜生物反應(yīng)器技術(shù)，更好地處理工業(yè)廢水，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)水資源的目的。

2、膜生物反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用

2.1 膜生物反應(yīng)器裝置介紹

膜生物反應(yīng)器的材質(zhì)為不銹鋼板，具體組成如圖1所示，其總體積為1500m3，有效體積達(dá)到1150m3。原水經(jīng)過(guò)潛水泵抽出，隨后灌注到生物反應(yīng)器中，并將膜組件完全浸沒(méi)。膜生物反應(yīng)器借助大氣壓的作用，內(nèi)部連通，將其接到出水泵入口處，由于出水泵具有抽吸作用，使得膜的內(nèi)外兩層會(huì)形成膜壓，已經(jīng)處理過(guò)的高濃度有機(jī)廢水在膜壓的作用下會(huì)穿過(guò)超濾膜而出水。而高濃度有機(jī)廢水中的大分子物質(zhì)、膠體以及其他懸浮物則無(wú)法通過(guò)膜，會(huì)被留在反應(yīng)器中。整個(gè)膜生物反應(yīng)器都在可編程邏輯控制器（PLC）的控制下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。

2.2 膜組件

污水處理采用外壓式非對(duì)稱(chēng)中空纖維超濾膜，其材料組成為聚丙烯（PP），整個(gè)膜的面積達(dá)到40m2，而膜的孔徑則僅有0.1～0.2μm，膜的內(nèi)徑為320μm。該裝置中，膜的下方區(qū)域放置微孔曝氣管，使微生物降解有機(jī)物的過(guò)程中擁有足夠的溶解氧，進(jìn)一步提高膜絲的擾動(dòng)能力，使膜污染的程度降低。

2.3 原水水質(zhì)

以某工廠的實(shí)際工業(yè)廢水為例，其廢水含有較多成分，如可溶性淀粉、蛋白胨、工業(yè)葡萄糖、尿素、NaHCO3、KH2PO4、MgSO4?7H2O、MnSO4?H2O、FeSO4?7H2O等，詳細(xì)水質(zhì)情況如表1所示。

2.4 處理方法

在污水處理過(guò)程中，人們對(duì)水溫、pH、懸浮物（SS）、NH3-N、COD、總氮（TN）、BOD5、濁度、揮發(fā)性溶解固體以及總?cè)芙夤腆w等進(jìn)行測(cè)評(píng)，測(cè)評(píng)嚴(yán)格遵循《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》中的相關(guān)方法。

3、結(jié)果與分析

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行情況

本次廢水處理期間，水溫控制在13～14℃。工業(yè)廢水的進(jìn)水pH為6.53～6.41，出水pH為7.02～8.43，工業(yè)廢水的溶解氧控制在0.75～2.37mg/L。主要運(yùn)行參數(shù)如下：出水量為115L/h，水力停留時(shí)間為9.8h，氣水之比為3∶1，有機(jī)物溶劑負(fù)荷為2.61kgCOD/（m3?d），活性污泥的生長(zhǎng)周期為49d，活性污泥濃度為16～21g/L。間歇運(yùn)行模式為膜單元的主要運(yùn)行方法，一般情況下，出水泵每工作12min，則會(huì)休息3min，以15min為一個(gè)循環(huán)。出水泵的表面存在曝氣氣流的干擾，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)的形成，致使黏附在膜表面的污泥顆粒松軟，隨著混合液流走，達(dá)到恢復(fù)膜通量的作用。

3.2 對(duì)COD的去除

在處理過(guò)程中，膜生物反應(yīng)器在去除COD時(shí)具有兩個(gè)突出作用。一是膜生物反應(yīng)器中存在異養(yǎng)菌，異養(yǎng)菌在不斷代謝過(guò)程中對(duì)COD進(jìn)行去除。二是膜本身對(duì)COD這類(lèi)大分子有機(jī)物具有良好的截留效果。當(dāng)COD等大分子物質(zhì)附著在膜表面時(shí)，膜生物反應(yīng)器中的微生物可以與其進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的充分接觸并發(fā)生反應(yīng)，既提高了微生物的培養(yǎng)速度，又加強(qiáng)了有機(jī)物的去除效果。一般情況下，膜生物反應(yīng)器對(duì)COD的去除率最高可達(dá)95%左右，出水時(shí)COD含量小于100mg/L。

3.3 對(duì)SS的去除

膜具有強(qiáng)化截留作用，因此膜生物反應(yīng)器的固液分離效果較好。本次污水處理過(guò)程中，膜生物反應(yīng)器初始階段對(duì)于SS的去除率為96.8%，而穩(wěn)定后的去除率高達(dá)99.8%。在出水后，SS的含量低于2mg/L。

3.4 對(duì)NH3-N的去除

膜本身的截留功能使得硝化細(xì)菌可以在膜表面停留較長(zhǎng)的時(shí)間，在此期間，原本增殖速度較慢的硝化細(xì)菌可以很好地生長(zhǎng)和繁殖。在與NH3-N發(fā)生作用后，其可以提高NH3-N硝化效率，促進(jìn)NH3-N的去除。在本次污水處理過(guò)程中，膜生物反應(yīng)器對(duì)NH3-N的去除率達(dá)到96.3%，出水時(shí)，NH3-N的含量小于5.1mg/L。

3.5 對(duì)濁度的去除

膜生物反應(yīng)器中含有大量的微生物，微生物的降解和膜自身的截留作用都可以大幅度降低膠體物質(zhì)和懸浮物的含量，最終達(dá)到降低濁度的目的。在本次污水處理過(guò)程中，膜生物反應(yīng)器對(duì)濁度的去除效果較好，達(dá)到出水小于2.0NTU的水平，使得出水整體看上去澄清透明，還大幅度地消除污水中的難聞氣味，使得污水在整體感官上與自來(lái)水相似。

4、結(jié)論

膜生物反應(yīng)器對(duì)于高濃度有機(jī)廢水的處理效果良好，對(duì)于NH3-N、COD、SS等污染指標(biāo)均有良好的去除能力，而且膜生物反應(yīng)器的性?xún)r(jià)比較高，可以廣泛應(yīng)用于污水處理中。膜生物反應(yīng)器等有機(jī)廢水凈化處理技術(shù)具有良好的發(fā)展前景，研究人員應(yīng)該再接再厲，加快工藝技術(shù)創(chuàng)新，完善有機(jī)廢水處理方法，減少有機(jī)廢水對(duì)水體的污染，減緩我國(guó)水體老化速度，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。（來(lái)源：遼寧北方環(huán)境保護(hù)有限公司）