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一体式SP-MBR反应器处理农村污水

作者: 时间:2021-09-11 21:53:00 点击:

  在建设美丽乡村的需求背景下,农村污水治理的市场发展空间巨大。膜生物反应器技术具有产水水质标准高、土建占地面积小、污染物降解效率高、剩余污泥量较少、模块化设计集成度高、自动化程度高等优点,使得其农村污水处理中得到了广泛的应用。MBR膜产品的稳定通量、抗污染性能、使用寿命、保存方式等因素是MBR工艺在农村污水应用的关键,而且在一定程度上也限制了MBR工艺在农村污水中大范围推广应用。目前,在农村污水MBR工艺中应用的膜材料包括PVDF、PES、PVC等,普遍存在的问题包括无法脱水保存、使用寿命短、通量衰减率高、清洗恢复不彻底、离线清洗复杂等。一体化SP-MBR反应器是一种适应于农村污水处理的集成装备,它核心膜材料采用进口PTFE中空纤维膜作为MBR的分离膜,其材料具有通量大、使用寿命长、可脱水保存、污染恢复彻底等特点,本试验研究该工艺对农村污水的水质去除效果,论证PTFE膜产品的通量稳定性,为该工艺的广泛推广提供理论依据。

  1、试验方法

  1.1 水源水质

  一体化试验设备的进水为云南某污水厂沉砂池出水,COD范围150~350mg/L,BOD5/COD范围0.4~0.6,NH+4-N浓度范围为30~40mg/L,TP浓度范围为3~5mg/L,一体化反应器的接种污泥采用该污水处理厂好氧池回流污泥,驯化20天后开始连续运行。

  1.2 试验设备

  试验设备采用一体化的集装箱式试验装置,设计处理水量50吨/天,采用的是SP-MBR工艺,缺氧池、好氧池、膜池和设备操作间集中标准的20寸集装箱中,内部采用钢板隔开,装置流程简图如图1所示。

一体式SP-MBR反应器处理农村污水(图1)

  1.3 PTFE膜组件

  一体化式SP-MBR中的膜组件采用日本住友的浸没式PTFE膜组件,膜组件的性能参数见表1。

一体式SP-MBR反应器处理农村污水(图2)

  1.4水质检测方法

  一体化SP-MBR反应器的进水、膜池混合液和膜系统的出水的COD、TP、NH+4-N均采用标准方法测试。

  膜系统运行过程中的瞬时通量(Flux)通过电磁流量计的读数与膜面积换算得出。

  膜系统运行过程中的跨膜压力(TMP)通过负压传感器与液位计的读数计算得出。

  2、研究内容

  2.1 SP-MBR工艺对污染物的去除率

  一体式SP-MBR反应器COD污染物的去除效果如图2所示。

一体式SP-MBR反应器处理农村污水(图3)

  从图2可以看出,即使进水COD在150~350mg/L之间波动,SP-MBR反应器的出水水质相当稳定,COD平均去除率达到92%,MBR膜出水COD在10~35mg/L范围,基本达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A排放标准。

一体式SP-MBR反应器处理农村污水(图4)

  从图3可以看出,试验运行初始阶段,出现过NH+4-N出水不稳定,之后即使反应器的进水NH+4-N有明显变化,但SPMBR反应器对NH+4-N的去除率均在95%以上,出水NH+4-N浓度基本稳定在1.50mg/L以下,充分说明膜分离浓缩了生长周期较长的硝化菌,所以保持了极好的硝化效果。

一体式SP-MBR反应器处理农村污水(图5)

  从图4可以看出,SP-MBR反应器对T-P的去除效果比较稳定,去除率在90%左右波动,主要因为在反应器的进水口投加了0.25mol/T聚合硫酸铁辅助化学除磷,所有在进水TP质量浓度为2.5~4.5mg/L时,出水T-P浓度达到0.5mg/L以下,SP-MBR反应器仅靠生化作用出水总磷达远远达不到0.5mg/L的高排放标准,根据出水实际的用途及需求,可以适当投加化学药剂保证稳定的总磷去除效果。

  2.2 PTFE膜运行情况

  2.2.1 运行工况

  参考膜厂家提供的基本膜性能参数,设计一体化SP-MBR反应器运行通量25L/(m2?h),恒流量运行,其他运行参数如表2所示。

一体式SP-MBR反应器处理农村污水(图6)

  2.2.2 运行情况

  一体式SP-MBR反应器自2017年10月10日正式连续运行,到2018年1月20日连续运行100天时间内,膜系统运行最高跨膜压差接近-50kPa,在膜系统运行第100天执行在线恢复性化学清洗。

一体式SP-MBR反应器处理农村污水(图7)

  整个测试周期历时120天,期间的PTFE膜组件运行性能情况见图5。

一体式SP-MBR反应器处理农村污水(图8)

  采用NaClO和NaOH混合药液进行清洗,浸泡水温20℃,静置时长6h,TMP由清洗前的-60kPa恢复至-8kPa,基本恢复到了新膜投入运行初期的TMP值。在碱性环境下,NaClO的氧化性更突出,可以更好的清除膜表面的微生物污染物,所以NaClO和NaOH混合清洗效果更佳。

  市面上常见的MBR膜产品一般是PVDF材质,这种材质的MBR膜不耐强碱,故常规PVDF膜不能采用强碱性条件进行清洗,而PTFE材质MBR膜的耐碱性能超强,耐受的pH范围在0~14,所以在化学清洗过程中可以采用强碱清洗有机污染物,达到很好的清洗效果。

  3、结论

  (1)通过在农村污水中的试验,分析一体化SP-MBR反应器对COD、NH+4-N、TP等关键指标平均去除率分别可以达到92%、96%、91%,可见对水质污染物的去除效果较好。

  (2)试验结果证明,PTFE膜组件在一体化SP-MBR反应器中,实际的运行瞬时通量可稳定达到25L/(m2?h),而且能够保证在线的恢复性清洗周期不低于3个月。

  (3)农村污水中膜污染类型主要为微生物有机物污染,本试验中通过500mg/LNaClO和0.5%NaOH混合进行在线恢复性化学清洗时,基本可以确保膜性能100%恢复。(来源:苏州苏科环保科技有限公司)

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