專利名稱：一種調(diào)控膜生物反應(yīng)器中污泥性質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種調(diào)控膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor， MBR)中污泥性質(zhì)的新方法，涉及 一種通過改變MBR運(yùn)行方式調(diào)控污泥的沉降和疏水等性質(zhì)的方法，屬于廢水生物處理技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膜分離技術(shù)與生物處理工藝結(jié)合而成的M服技術(shù)已有30多年的研究歷史，其商 業(yè)化應(yīng)用也有20余年。1969年，美國Dorr-Oliver公司首次將活性污泥法和超濾工藝結(jié) 合處理城市污水，該工藝最引人注目的是用膜分離技術(shù)取代傳統(tǒng)活性污泥法(Conventoin Activated Sludge, CAS)中的二沉池，用膜分離富集微生物，而不是采用常規(guī)的回流增加曝 氣池中的微生物濃度。1972年Shelf等人又將膜分離技術(shù)應(yīng)用于厭氧生物處理。80年代 后，隨著膜制造業(yè)的發(fā)展，膜分離工藝不斷完善，膜清洗方法逐步改進(jìn)以及污水處理廠出水 水質(zhì)要求的提高，MBR工藝已在污水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 MBR與CAS工藝相比，在處理成本上，MBR的能耗比CAS高，高能耗的主要原因首先 是MBR分離過程必須保持一定的膜驅(qū)動(dòng)壓力，其次是MBR工藝中污泥濃度高，水中氧的傳質(zhì) 效果差，MBR工藝主要采用加大曝氣量的方式來改善這一狀況，因而造成能耗偏高。更重要 的是膜污染使膜通量降低，為了維持穩(wěn)定的膜通量，需提高膜表面的流速，沖刷膜面，減小 膜污染。事實(shí)上，由膜污染引起的運(yùn)行費(fèi)用較高是導(dǎo)致M服存在應(yīng)用局限性的主要原因。
膜污染的因素錯(cuò)綜復(fù)雜。盡管目前還很難從分子角度去解釋膜生物污染對膜通 量的影響，也沒有建立生物污染層物化特性(膜厚度、粗糙度、微生物組成、含水量等)和 膜通量之間的數(shù)學(xué)模型，但人們普遍認(rèn)為，膜通量的下降主要是由粘附在膜面上的細(xì)菌和 胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances, EPS)共同作用的結(jié)果。MBR中污泥 濃度越高，污泥形成的餅層阻力越大，膜通量降低越明顯；EPS是微生物細(xì)胞分泌的粘性物 質(zhì)，作為含水凝聚基質(zhì)將微生物粘結(jié)在一起，不僅在污泥絮體的形成中具有重要作用，也會(huì) 影響膜通量。 序批式M服技術(shù)是借鑒序批式活性污泥法的運(yùn)行方式，由傳統(tǒng)M服工藝演變而來， 因此本發(fā)明在保留傳統(tǒng)M服技術(shù)全部優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，揉合了序批式運(yùn)行帶來的厭氧/兼 氧_好氧交替環(huán)境，可顯著改善污泥的沉降及疏水性能，同時(shí)減緩MBR中EPS的累積，間歇 進(jìn)水即飽食-饑餓(feast-famine)模式有利于微生物對EPS進(jìn)行周期性的代謝與利用，甚 至促使細(xì)小顆粒內(nèi)外的微生物生長平衡，為減輕膜污染創(chuàng)造了有利環(huán)境。開展MBR的序批 式運(yùn)行對污泥性質(zhì)的影響研究，具有較為重要的學(xué)術(shù)和實(shí)踐價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)控MBR中污泥性質(zhì)的新方法，提高M(jìn)BR實(shí)際運(yùn)行的穩(wěn) 定性。與傳統(tǒng)MBR工藝相比具有明顯優(yōu)勢，可降低膜污染對MBR運(yùn)行及其推廣應(yīng)用帶來的 不利影響，減少化學(xué)清洗頻次，降低運(yùn)行成本。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種調(diào)控膜生物反應(yīng)器MBR中污泥性質(zhì)進(jìn)而延緩膜污染的方 法，通過MBR的序批式運(yùn)行創(chuàng)造厭氧/兼氧_好氧交替環(huán)境，顯著改善污泥的沉降及疏水性 能，同時(shí)減緩MBR中EPS的累積，間歇進(jìn)水即飽食_饑餓模式有利于微生物對EPS進(jìn)行周期 性的代謝與利用，促使細(xì)小顆粒內(nèi)外的微生物生長平衡，為減輕膜污染創(chuàng)造了有利環(huán)境；以
模擬生活污水為反應(yīng)器進(jìn)水，進(jìn)水水質(zhì)及運(yùn)行條件如下cod : N質(zhì)量比為ioo : 5 i，
進(jìn)水COD濃度為420. 0 924. Omg/L， pH值為6. 5 7. 5 ;水力停留時(shí)間為12h，其中進(jìn)水 5min，曝氣680min，沉降30min，出水5min ;運(yùn)行期間不排泥； 系統(tǒng)出水達(dá)到國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn) GB18918-2002和城市污水再生利用_城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18920-2002 ;
MBR中混合液懸浮固體濃度(Mixed Liquid Suspended Solid, MLSS)為8. 4 13. Og/L，揮發(fā)性固體濃度(Volatile Suspended Solid, VSS)為4. 7 10. 4g/L ;污泥相對 疏水性為66. 5% 88. 6%，污泥體積指數(shù)(Sludge Volume Index, SVI)為32. 2 40. 7mL/ gMLSS ;污泥中胞外聚合物EPS總量為19. 3 26. 5mg/gVSS，胞外蛋白質(zhì)與多糖的比為 0. 09 0. 22。 本發(fā)明的有益效果調(diào)控MBR中的污泥性質(zhì)是減輕膜污染的重要措施。本發(fā) 明是通過將傳統(tǒng)MBR工藝的連續(xù)運(yùn)行改為序批式運(yùn)行，創(chuàng)造厭氧/兼氧_好氧交替環(huán) 境，減緩MBR中EPS的累積，從而改善污泥沉降性能和疏水性，間歇進(jìn)水即飽食-饑餓 (feast-famine)模式有利于微生物對EPS進(jìn)行周期性的代謝與利用，為減輕膜污染創(chuàng)造了 有利環(huán)境。已有報(bào)道表明，成熟好氧顆粒污泥的SVI —般在50 60mL/gMLSS之間，可見， 本發(fā)明中的污泥SVI值已比較接近好氧顆粒污泥。 本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)是通過改變MBR的運(yùn)行方式調(diào)控或改善污泥沉降性和疏水性等， 以期減緩膜污染，方法簡單，運(yùn)行穩(wěn)定。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 接種污泥取自江蘇省無錫市蘆村污水處理廠的剩余污泥，馴化培養(yǎng)兩周。進(jìn)水 COD濃度為420. Omg/L，氨氮濃度為10. 7mg/L， pH值為7. 0 ;水力停留時(shí)間為12h，其中進(jìn)水 5min，曝氣680min，沉降30min，出水5min ;運(yùn)行期間不排泥。結(jié)果表明，MBR系統(tǒng)出水COD 為36. Omg/L，氨氮濃度為0. lmg/L，達(dá)到國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A標(biāo) 準(zhǔn)(GB 18918-2002)和城市污水再生利用_城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18920-2002) ;MBR 中MLSS為10. 6g/L，VSS為5. 5g/L ;污泥相對疏水性為66. 5%，SVI為32. 2mL/gMLSS ;污泥 中EPS總量為22. 2mg/gVSS，胞外蛋白質(zhì)與多糖的比為0. 20。
實(shí)施例2 接種污泥取自江蘇省無錫市蘆村污水處理廠的剩余污泥，馴化培養(yǎng)兩周。進(jìn)水 COD濃度為632. 5mg/L，氨氮濃度為20. lmg/L， pH值為7. 5 ;水力停留時(shí)間為12h，其中進(jìn)水 5min，曝氣680min，沉降30min，出水5min ;運(yùn)行期間不排泥。結(jié)果表明，MBR系統(tǒng)出水COD 為6. 9mg/L，氨氮濃度為0. lmg/L，達(dá)到國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A標(biāo) 準(zhǔn)(GB 18918-2002)和城市污水再生利用_城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18920-2002) ;MBR 中MLSS為8. 4g/L， VSS為4. 7g/L ;污泥相對疏水性為82. 5%， SVI為38. lmL/gMLSS ;污泥中EPS總量為21. 3mg/gVSS，胞外蛋白質(zhì)與多糖的比為0. 22。
實(shí)施例3 接種污泥取自江蘇省無錫市蘆村污水處理廠的剩余污泥，馴化培養(yǎng)兩周。進(jìn)水 C0D濃度為712. 4mg/L，氨氮濃度為30. 6mg/L， pH值為7. 5 ;水力停留時(shí)間為12h，其中進(jìn)水 5min，曝氣680min，沉降30min，出水5min ;運(yùn)行期間不排泥。結(jié)果表明，MBR系統(tǒng)出水COD為 34. 7mg/L，達(dá)到國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918-2002)和 城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18920-2002) ;MBR中MLSS為13. Og/L， VSS 為10. 4g/L ;污泥相對疏水性為78. 5%， SVI為40. 7mL/gMLSS ;污泥中EPS總量為19. 3mg/ gVSS，胞外蛋白質(zhì)與多糖的比為0. 12。
權(quán)利要求
一種調(diào)控膜生物反應(yīng)器MBR中污泥性質(zhì)進(jìn)而延緩膜污染的方法，其特征是通過MBR的序批式運(yùn)行創(chuàng)造厭氧/兼氧-好氧交替環(huán)境，顯著改善污泥的沉降及疏水性能，同時(shí)減緩MBR中EPS的累積，間歇進(jìn)水即飽食-饑餓模式有利于微生物對EPS進(jìn)行周期性的代謝與利用，促使細(xì)小顆粒內(nèi)外的微生物生長平衡，為減輕膜污染創(chuàng)造了有利環(huán)境；以模擬生活污水為反應(yīng)器進(jìn)水，進(jìn)水水質(zhì)及運(yùn)行條件如下COD∶N質(zhì)量比為100∶5～1，進(jìn)水COD濃度為420.0～924.0mg/L，pH值為6.5～7.5；水力停留時(shí)間為12h，其中進(jìn)水5min，曝氣680min，沉降30min，出水5min；運(yùn)行期間不排泥；系統(tǒng)出水達(dá)到國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002和城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18920-2002；MBR中混合液懸浮固體濃度MLSS為8.4～13.0g/L，揮發(fā)性固體濃度VSS為4.7～10.4g/L；污泥相對疏水性為66.5％～88.6％，污泥體積指數(shù)SVI為32.2～40.7mL/gMLSS；污泥中胞外聚合物EPS總量為19.3～26.5mg/gVSS，胞外蛋白質(zhì)與多糖的比為0.09～0.22。
全文摘要
一種調(diào)控膜生物反應(yīng)器MBR中污泥性質(zhì)的方法，屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以模擬廢水為處理對象，通過將傳統(tǒng)MBR工藝的連續(xù)運(yùn)行改為序批式運(yùn)行，調(diào)控污泥中EPS含量，從而改變污泥沉降性能和疏水性，緩解膜污染。MBR系統(tǒng)出水達(dá)到國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)和城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；MBR中混合液懸浮固體濃度MLSS為8.4～13.0g/L，揮發(fā)性固體濃度VSS為4.7～10.4g/L，污泥相對疏水性為66.5％～88.6％，污泥體積指數(shù)SVI為32.2～40.7mL/gMLSS；污泥中胞外聚合物EPS總量為19.3～26.5mg/gVSS。本發(fā)明方法操作簡便、運(yùn)行成本低、穩(wěn)定性好、剩余污泥產(chǎn)量低和出水水質(zhì)優(yōu)良，具有較高的理論價(jià)值，并可望在工程實(shí)踐中運(yùn)用。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101700931SQ20091023442
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者李秀芬, 王新華, 陶麗佳 申請人:江南大學(xué)