无机膜无机膜生物反应器处理啤酒废水及其膜清洗的试验研究

无机膜无机膜生物反应器处理啤酒废水及其膜清洗的试验研究

随着啤酒工业的发展，啤酒生产中的废水排放越来越多。目前,国内大多采用普通活性污泥法处理啤酒废水,存在占地面积大、基建费用高、固液分离效果较差、易出现污泥膨胀、剩余污泥产量大等弊端,这些缺点促使人们寻求新型、高效的废水生物处理技术,其中无机膜—生物反应器(IMBR)组合工艺由于用膜分离技术代替了传统的二沉池而受到普遍关注。与传统的活性污泥法相比,IMBR具有污染物去除效率高、出水水质稳定、装置容积负荷大、设备占地面积小、传氧效率高、污泥产量低、操作运行简便等优点。目前,国外已将膜—生物反应器成功地应用于生活污水、垃圾渗滤液和工业废水的处理中。国内对膜—生物反应器的研究刚刚起步,只有少数高等院校对此进行过研究,本课题首次将无机膜—生物反应器用于处理啤酒废水,研究了IMBR处理啤酒废水的技术、经济可行性及各项指标的处理效果,并对膜的清洗进行了讨论。1测试1.1活性污泥循环过滤系统试验装置工艺流程如图1所示。由曝气池3、循环泵7、流量计8、冷却套管9、膜组件11构成了活性污泥循环过滤系统;蠕动泵2控制进水流量以调节HRT;通过排泥口5排放剩余污泥以控制SRT;冷却套管9控制系统的温度在24℃左右;曝气头4为曝气池提供足够的溶解氧。1.2其它有机物试验用水为金陵啤酒厂集水池废水,来自麦芽车间、发酵车间、包装车间以及车间清洗水,其含有淀粉、糖类、纤维素等有机物,可生化性能良好。由于啤酒厂生产废水间歇排放,因此水质水量波动较大,COD413～1621mg/L,SS74～94mg/L,NH3—N44.2～75.28mg/L,浊度65～99度,pH=6～7。1.3试验阶段及运行参数试验运行前进行污泥驯化,取一定量污泥(南京市锁金村城市污水厂),投配啤酒废水进行曝气,间歇进水,使污泥逐渐适应新的基质,驯化期10d。试验分为三组,各阶段运行参数见表1,通过改变SRT、HRT以及进水COD浓度,考察了不同容积负荷下的运行效果。运行过程中测定进出水的COD、SS以及NH3—N、浊度,监测方法按照《水和废水监测分析方法》(第3版)。2试验结果与讨论2.1综合处理效果分析污泥物去除率以及膜出水水质是评价膜—生物反应器系统水处理效果的两项重要指标。2.1.1无机膜—COD去除效果试验从第一阶段的进水COD为500mg/L左右增加到1350mg/L,甚至1650mg/L,而系统出水平均在40mg/L以下,去除率保持在96%(见图2),显示了无机膜—生物反应器良好的稳定性和很高的去除效果。因为通常增值速度较慢、容易流失的微生物被膜截留而富集,污泥中生物相多样化;一些沉降性能差、容易引起污泥膨胀、但分解有机物能力强的微生物得到充分利用。2.1.2生化装置的优化在试验过程中无机膜生物反应器对NH3—N去除率平均99%(见图3)。这是因为对NH3—N起氧化作用的自养型的硝化细菌世代期长,在普通活性污泥法中极易随出水流失,而膜—生物反应器中硝化细菌可以被膜组件截留在曝气池内,从而使硝化作用进行得较为完全。2.1.3膜的去除效果测试试验过程中,系统对浊度和悬浮物的去除率达到100%和90%(见表2),显示了膜具有高效的截留作用,微滤膜可完全截留胶体、大分子有机物。2.1.4膜出水冷却回用水经过无机膜—生物反应器处理后的出水水质好、清澈、透明、无异味、无色度。鉴于目前水资源的短缺以及城市用水的紧张,因此膜出水可以用于本系统内的冷却回用水。另外其综合水质优于建设部生活杂用水水质标准CJ25.1—1989(见表2),可以用于城市园林绿化、洒水车用水等。2.2膜的清洗与清洗在长期的运行过程中的透水量随着运行时间的延长而逐渐降低,出现了膜污染的现象。它主要是由于微生物代谢产生的多糖类粘性物质和一些胶体在膜内表面形成一层凝胶层,增加了过滤阻力从而使膜出现了污染。因此必须采取一定的清洗方法消除膜污染,恢复透水量,延长膜的使用寿命。试验中,采用了物理方法和化学方法进行膜的清洗。在每天的运行过程中,膜逐渐发生堵塞,表现为膜内压力的逐渐增加,因此每天用物理方法(即用高压水冲洗),一般压力控制在0.2MPa左右,冲洗10min,冲洗后膜的透水量得到一定程度的恢复。但在长期的运行中,这样清洗的膜压力还会逐渐增大,因此必须采用化学方法清洗。在本试验中,无机陶瓷膜先用高压清水冲洗10min(压力在0.2MPa),然后用0.2%的NaClO溶液浸泡4h,再用0.1%的HNO3溶液浸泡4h。发现用化学方法清洗无机陶瓷膜,清洗效果非常明显。3膜生物反应器特点(1)无机膜—生物反应器处理啤酒废水试验运行是稳定的。COD去除率达到96%,即使在较高的COD负荷下和强冲击下,也能实现95%的去除率。(2)膜生物反应器具有高效的拦截作用,对浊度、悬浮物的去除率达100%和90%,硝化细菌被完全截留在生物反应器内,积累到很高浓度,对NH3—N的去除率达到99%,这是普通活性污泥法所无法比