申请日2009.11.13
公开(公告)日2010.05.05
IPC分类号C02F3/30
摘要
一种调控膜生物反应器MBR中污泥性质的方法，属于废水生物处理技术领域。本发明以模拟废水为处理对象，通过将传统MBR工艺的连续运行改为序批式运行，调控污泥中EPS含量，从而改变污泥沉降性能和疏水性，缓解膜污染。MBR系统出水达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准和城市污水再生利用-城市杂用水水质标准;MBR中混合液悬浮固体浓度MLSS为8.4～13.0g/L，挥发性固体浓度VSS为4.7～10.4g/L，污泥相对疏水性为66.5%～88.6%，污泥体积指数SVI为32.2～40.7mL/gMLSS;污泥中胞外聚合物EPS总量为19.3～26.5mg/gVSS。本发明方法操作简便、运行成本低、稳定性好、剩余污泥产量低和出水水质优良，具有较高的理论价值，并可望在工程实践中运用。
权利要求书
1.一种调控膜生物反应器MBR中污泥性质进而延缓膜污染的方法，其特征是通过MBR的序批式运行创造厌氧/兼氧-好氧交替环境，显著改善污泥的沉降及疏水性能，同时减缓MBR中EPS的累积，间歇进水即饱食-饥饿模式有利于微生物对EPS进行周期性的代谢与利用，促使细小颗粒内外的微生物生长平衡，为减轻膜污染创造了有利环境;以模拟生活污水为反应器进水，进水水质及运行条件如下：COD∶N质量比为100∶5～1，进水COD浓度为420.0～924.0mg/L，pH值为6.5～7.5;水力停留时间为12h，其中进水5min，曝气680min，沉降30min，出水5min;运行期间不排泥;
系统出水：达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准GB18918-2002和城市污水 再生利用-城市杂用水水质标准GB/T 18920-2002;
MBR中混合液悬浮固体浓度MLSS为8.4～13.0g/L，挥发性固体浓度VSS为4.7～10.4g/L;污泥相对疏水性为66.5%～88.6%，污泥体积指数SVI为32.2～40.7mL/gMLSS;污泥中胞外聚合物EPS总量为19.3～26.5mg/gVSS，胞外蛋白质与多糖的比为0.09～0.22。
说明书
一种调控膜生物反应器中污泥性质的方法
技术领域
一种调控膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)中污泥性质的新方法，涉及一种通过改变MBR运行方式调控污泥的沉降和疏水等性质的方法，属于废水生物处理技术领域。
背景技术
膜分离技术与生物处理工艺结合而成的MBR技术已有30多年的研究历史，其商业化应用也有20余年。1969年，美国Dorr-Oliver公司首次将活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水，该工艺最引人注目的是用膜分离技术取代传统活性污泥法(Conventoin Activated Sludge，CAS)中的二沉池，用膜分离富集微生物，而不是采用常规的回流增加曝气池中的微生物浓度。1972年Shelf等人又将膜分离技术应用于厌氧生物处理。80年代后，随着膜制造业的发展，膜分离工艺不断完善，膜清洗方法逐步改进以及污水处理厂出水水质要求的提高，MBR工艺已在污水处理领域得到广泛应用。
MBR与CAS工艺相比，在处理成本上，MBR的能耗比CAS高，高能耗的主要原因首先是MBR分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是MBR工艺中污泥浓度高，水中氧的传质效果差，MBR工艺主要采用加大曝气量的方式来改善这一状况，因而造成能耗偏高。更重要的是膜污染使膜通量降低，为了维持稳定的膜通量，需提高膜表面的流速，冲刷膜面，减小膜污染。事实上，由膜污染引起的运行费用较高是导致MBR存在应用局限性的主要原因。
膜污染的因素错综复杂。尽管目前还很难从分子角度去解释膜生物污染对膜通量的影响，也没有建立生物污染层物化特性(膜厚度、粗糙度、微生物组成、含水量等)和膜通量之间的数学模型，但人们普遍认为，膜通量的下降主要是由粘附在膜面上的细菌和胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances，EPS)共同作用的结果。MBR中污泥浓度越高，污泥形成的饼层阻力越大，膜通量降低越明显;EPS是微生物细胞分泌的粘性物质，作为含水凝聚基质将微生物粘结在一起，不仅在污泥絮体的形成中具有重要作用，也会影响膜通量。
序批式MBR技术是借鉴序批式活性污泥法的运行方式，由传统MBR工艺演变而来，因此本发明在保留传统MBR技术全部优点的基础上，揉合了序批式运行带来的厌氧/兼氧-好氧交替环境，可显著改善污泥的沉降及疏水性能，同时减缓MBR中EPS的累积，间歇进水即饱食-饥饿(feast-famine)模式有利于微生物对EPS进行周期性的代谢与利用，甚至促使细小颗粒内外的微生物生长平衡，为减轻膜污染创造了有利环境。开展MBR的序批式运行对污泥性质的影响研究，具有较为重要的学术和实践价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种调控MBR中污泥性质的新方法，提高MBR实际运行的稳定性。与传统MBR工艺相比具有明显优势，可降低膜污染对MBR运行及其推广应用带来的不利影响，减少化学清洗频次，降低运行成本。
本发明的技术方案：一种调控膜生物反应器MBR中污泥性质进而延缓膜污染的方法，通过MBR的序批式运行创造厌氧/兼氧-好氧交替环境，显著改善污泥的沉降及疏水性能，同时减缓MBR中EPS的累积，间歇进水即饱食-饥饿模式有利于微生物对EPS进行周期性的代谢与利用，促使细小颗粒内外的微生物生长平衡，为减轻膜污染创造了有利环境;以模拟生活污水为反应器进水，进水水质及运行条件如下：COD∶N质量比为100∶5～1，进水COD浓度为420.0～924.0mg/L，pH值为6.5～7.5;水力停留时间为12h，其中进水5min，曝气680min，沉降30min，出水5min;运行期间不排泥;
系统出水：达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准GB18918-2002和城市污水再生利用-城市杂用水水质标准GB/T 18920-2002;
MBR中混合液悬浮固体浓度(Mixed Liquid Suspended Solid，MLSS)为8.4～13.0g/L，挥发性固体浓度(Volatile Suspended Solid，VSS)为4.7～10.4g/L;污泥相对疏水性为66.5%～88.6%，污泥体积指数(Sludge Volume Index，SVI)为32.2～40.7mL/gMLSS;污泥中胞外聚合物EPS总量为19.3～26.5mg/gVSS，胞外蛋白质与多糖的比为0.09～0.22。
本发明的有益效果：调控MBR中的污泥性质是减轻膜污染的重要措施。本发明是通过将传统MBR工艺的连续运行改为序批式运行，创造厌氧/兼氧-好氧交替环境，减缓MBR中EPS的累积，从而改善污泥沉降性能和疏水性，间歇进水即饱食-饥饿(feast-famine)模式有利于微生物对EPS进行周期性的代谢与利用，为减轻膜污染创造了有利环境。已有报道表明，成熟好氧颗粒污泥的SVI一般在50～60mL/gMLSS之间，可见，本发明中的污泥SVI值已比较接近好氧颗粒污泥。