生物制剂强化膜生物反应器处理生活污水

Posted 2023-01-12 膜生物反应器

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生物制剂对污水具有很强的适应性和广泛性，在污水处理方面有独特的效果。生物制剂与中空纤维膜生物反应器相结合，在一定运行条件下，反应器内COD，氨氮和总磷的去除率分别达到90%，99%和92%，其效果明显优于普通膜生物反应器。
生物制剂是当今生物工程领域中热点研究方向之一，已广泛应用于农业、医药、食品等领域，在废水处理中的应用正处于研究探索阶段。引入生物制剂处理生活污水的目的在于寻求一种能提高现有生化处理装置效率的水处理技术，这对大多数已满负荷、甚至超负荷运转的废水处理装置在不增加大规模基建投资的基础上改善出水质量、达到日益严格的环保要求具有非常重要的现实意义。
1.材料与方法
1.1废水水质
试验用污水取自邯郸学院大学生公寓村总排放口，主要由餐厅废水及部分学生宿舍生活污水组成，水质主要指标见表1，其中，浊度为50～80NTU，大肠杆菌数量达108CFU/L。

1.2试验装置及运行参数
试验装置如图1所示。整个装置主要由3部分组成：进水管路系统、生物膜反应器和出水管路系统，其中生物膜反应器包括生物反应池和膜组件。生物反应池为圆柱形，有效容积25L，内置1个中空纤维膜组件。

生活污水由泵从蓄水池打入生物反应池，处理一段时间后由出水管路利用水压自动出水，出水量由进水泵控制，恒流式出水。膜组件下设置曝气头。整个装置的水力停留时间为7h，污水流量约3L/h，运行期间反应器内污泥浊度为2～3g/L(活性污泥取自邯郸市东污水处理厂)。溶解氧为3～4mg/L，温度20～30℃，试验过程无人为排泥。
试验所用生物制剂为欧洲EUROVIX公司生产的MICROPANCOMPLEX。该产品为卓越的微生物和酶的混合物，包括杆菌、球菌等多种微生物以及蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等生物酶。在所含的其他大量营养物质的激活下，能够清洁废水中的多种有机污染物。生物制剂的投加量约为2mg/L。
1.3测试项目与方法
测试项目包括膜生物反应器(MBR)进水及出水的COD、氨氮、总磷、pH、温度、色度、浊度等，均采用国家环保局编制的《水和废水监测分析方法》中的方法进行测定。
2.结果与讨论
2.1生物制剂对COD去除效果的影响
普通活性污泥膜生物反应器运行10d后，直接投加生物制剂。反应器对系统上清液与系统出水COD质量浓度变化的影响如图2所示。

由图2看出：膜生物反应器在稳定运行期间，对COD的去除效果相对平稳，COD去除率虽有上升趋势但不太明显，去除率在85%左右；加入生物制剂后的试验初期，因为时间较短，外源菌还不能成为净化污水的优势菌种，微生物自身代谢、分解污染物的能力有限，又由于生物制剂本身就是有机物，导致COD质量浓度略有升高，去除率下降；当微生物得以充分生长后，代谢速度加快，降解能力增强，COD质量浓度直线下降，直至稳定时上清液COD去除率达89%左右，出水COD去除率达90%。可见，生物制剂强化膜生物反应器对COD的去除效果相对较高，优于传统膜生物反应器。
2.2生物制剂对氨氮去除效果的影响
系统对氨氮的去除效果如图3所示。膜生物反应器随运行时间增长，对氨氮的去除率无太大影响，氨氮去除率为96%左右。投加生物制剂后的初期，由于微生物制剂尚未充分生长，系统内硝化菌增长缓慢，硝化效果不太明显，有机物富集，氨氮浓度增大，致使反应器对氨氮去除能力减弱。反应中期，硝化菌在反应器内逐步积累，氨氮去除率稳定，出水中的硝酸盐比例逐渐增大，硝化效果逐渐明显。反应相对稳定后，出水中的氨氮去除率高达99%，而上清液中的氨氮去除率为97%。可以看出，生物制剂强化膜生物反应器对氨氮的去除率较高，去除效果明显。

2.3生物制剂对总磷去除效果的影响系统对总磷的去除效果如图4所示。

加入生物制剂初期，系统对总磷的去除效果不太好，主要是系统内聚磷菌数量有限且尚未充分成长所致；投加生物制剂后有机物增多，导致总磷浓度增大，去除率略有降低；随着反应的进行，聚磷菌数量增多，降解有机物能力增强，除磷效果显著。反应相对稳定后，上清液总磷去除率为89%，出水总磷去除率高于92%。而未加生物制剂的膜生物反应器对总磷的去除效果相对较弱，去除率约86%。因此，加入生物制剂的膜反应器对磷的去除效果明显优于普通膜反应器。
2.4生物制剂对出水pH的影响
投加生物制剂前后系统出水pH均小于原水pH，在6.5～7.5之间，这主要是由于污水氨氮在硝化细菌的作用下，脱氮生成氢离子而使pH值下降。
2.5生物制剂对污水浊度、臭味、大肠杆菌去除效果的影响
由于膜生物反应器的膜过滤作用，出水清澈浊度小于1NTU，进水浊度对出水浊度几乎无影响；反应器中污水的大肠杆菌数目达108CFU/L但出水中小于2.5CFU/mL；出水无臭味。
2.6系统出水水质
系统稳定运行期间的出水各项指标见表2。可以看出，当膜生物反应器加入生物制剂强化后，出水各项指标均有所改进，污水处理效果均有所提高。

3.结论
采用生物制剂强化膜生物反应器，出水指标完全符合《城镇污水处理厂污染物排放》(GB18918—2002)一级标准。生物制剂不仅对有机物起作用，也有效进行硝化作用；对总磷也有很好的去除效果。利用生物制剂提高了系统的处理效果，由于生物制剂的添加量较小，投资成本相对较小。生物制剂强化膜生物反应器优于传统的膜生物反应器，生物制剂可以加强膜生物反应器的污水处理效果。