四川醫療廢水處理傳統A2/O工藝是城市污水處理廠應用Z廣泛的生物處理工藝,是一種Z標準同步脫氮除磷工藝,但是傳統A2/O工藝也存在兩個方面的問題: 一是反硝化和厭氧釋磷之間存在碳源競爭問題,同時菌體污泥齡要求不同,使傳統A2/O工藝很難同時具有很高的脫氮除磷效果; 二是產生大量剩余污泥,增加了后續處理費用. 針對傳統A2/O工藝的碳源競爭問題,研究者將傳統工藝中的缺氧區提前,形成了倒置A2/O工藝,讓厭氧區和好氧區相連,使厭氧釋磷后保持較高的吸磷動力,同時提高了脫氮除磷的效果;
隨著城鎮污水處理廠提標改造計劃的實施,常規A2/O工藝難以滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)中一級A標準的要求. MBR膜:具有HRT短、 產泥少、 出水水質好等優點,MBR膜的高效截留作用能使世代時間較長的菌種有足夠的生長時間,反應器內能保持較高的污泥濃度,不僅提高處理效果,同時能減少污泥的產生量、 節省大筆污泥處理費用.
本研究將倒置A2/O和MBR膜組合起來形成組合工藝,處理模擬生活污水,擬解決傳統工藝的缺點,比較大限度地提高脫氮除磷效果. 并通過FTIR技術分析膜表面污染物和MBR膜池內主要污染物與膜之間微觀作用力兩方面探究組合工藝膜污染機制,以期為實際污水處理中工藝升級改造及減緩膜污染提供有效依據.
1 材料與方法
1.1 實驗裝置與運行參數
實驗所用倒置 A2/O-MBR裝置如圖 1所示. 原水經蠕動泵進入到缺氧池,再經擋板過流到厭氧池,再經穿孔擋板進入好氧池,好氧池膜區設置污泥回流管,回流污泥到缺氧池. 膜組件放置在好氧池泥水混合液中,經蠕動泵抽吸出水,抽停時間由時間繼電器控制.
實驗用膜為自制高強度PVA親水化改性復合膜,鑄膜液體系DMAC/PVDF/LiCl/PVA按一定比例配置而成. 將此復合膜制成簾式組件應用于倒置A2/O-MBR體系中,考察MBR體系中膜對顆粒物的去除及膜性能的變化. 復合膜基本參數如表 1所示,膜組件及MBR主要運行參數見表
整個實驗過程未對膜進行任何清洗,從圖 7可知,系統在運行的52 d里,TMP在前2 d內增加明顯,從0.5 kPa突然增加到2.4 kPa,膜污染速率較高,這是因為系統在過濾初期,污泥混合液中顆粒在膜表面吸附,引起膜孔堵塞,形成了膜的初始污染[17, 18],因此TMP增長較快. 隨著膜孔堵塞繼續發展,在隨后的40 d內TMP從2.4 kPa增長到8 kPa,膜污染速率為5.83 Pa ·h-1,此階段為膜的緩慢污染階段[9]. 在此階段內,污染物不僅在膜孔內吸附,且吸附發生在整個膜表面,污泥混合液中的生物絮體在膜表面開始形成濾餅層,但此時的濾餅層對TMP的增長影響較小,TMP增長緩慢. 在反應器運行的Z后10d里,TMP從8 kPa驟增到16.5 kPa,膜污染速率為35.42 Pa ·h-1,系統發生嚴重膜污染.
在整個實驗過程中,復合膜的通量保持(12±0.5)L ·(m2 ·h)-1不變,膜污染平均速率低至 13.22 Pa ·h-1. Song等[10]采用 PVDF中空纖維膜處理市政污水中,在膜通量為 15.4 L ·(m2 ·h)-1時,得出膜污染速率約為 71 Pa ·h-1; 張傳義等[19]采用聚乙烯中空纖維膜處理生活污水,保持膜通量為 12 L ·(m2 ·h)-1,膜污染速率約 52.7 Pa ·h-1. 對比說明自制高強度復合膜具有良好的抗污染能力,膜污染過程緩慢,能在 MBR中保持低壓力穩定運行.