探析多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究 52页

扬州大学硕士学位论文多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究姓名：殷红兰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：菅盘铭20091101n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究l摘要精细化工废水因其污染物成分复杂，难生物降解物质多，有毒有害物质多，污染治理难度大，一些传统处理工艺已不能满足日趋严格的新的环境管理规定和污染物排放标准要求，本次应用研究采用MP．MBR(多相组合膜生物反应器)工艺对江苏某省级精细化工园区污水处理厂现有AAO+PACT工艺进行提标改造，形成水解一酸化、两段好氧一膜分离流程。调试运行过程中，系统考察、分析了进水水质、悬浮污泥浓度、污泥停留时间、水力停留时间、膜抽吸压力(膜通量)等因素对系统运行稳定性的影响，和装鹭对主要污染物COD、SS、氨氮、总磷以及特征污染物苯胺类、硝基苯类去除能力及变化情况，提出了减缓膜污染的措施，得出以下结论：(1)调试运行结果表明：水解酸化．好氧膜生物反应器技术处理化工园区综合废水可达到良好的处理效果，COD去除率稳定达到90％以上，氨氮、总磷去除率分别达到95％、80％以上，对特征污染物苯胺类、硝基苯类去除率分别达到95％、85％以上，主要出水指标除COD受进水水质影响偶有超标外其它均可稳定符合GBl8918。2002一级A标准要求。(2)与同步运行的2#系统AAO+PACT工艺装置相比，由于MBR高质量的固液分离性能及累积活性污泥的生物降解作用，污染物去除效率明显提高，I#MP．MBR系统对COD、氨氮、总磷、苯胺类、硝基苯类等污染物的去除率分别比2萍装置提高8～10％、20～40％、5～10％、8％、11％，SS去除率接近100％，出水水质取得显著改善。(3)调试运行期间，在正常工艺条件下，系统运行较为平稳，即使进水水质在一定范围波动，出水水质也比较稳定，说明MP．MBR系统具备良好的抗冲击能力。综上，MP．MBR工艺对该精细化工园区综合废水主要污染物COD、NH3-N、硝基苯类、苯胺类等都具有良好的去除效果，出水水质符合GBl8918．2002一级A标准要求，因此，采用MP．MBR技术对该精细化工园区污水处理厂现有～峋+懈工艺进行提标改造是可行的，可以在下一步作较大规模的推广应用。n扬州大学硕上学位论文同时调试运行也发现，MP．MBR组合工艺处理精细化工园区综合废水出水虽有显著改善，但仍存在较多制约因素，建议(1)切实加强化工废水的源头控制，确保进水水质符合污水厂纳管标准要求，并保证与生活污水的配比在1：0．8以上，以提高废水可生化性和进水水质的相对稳定，减少冲击。(2)经运行调试后应保持相对稳定的操作条件，防止因操作条件的经常变化加快膜堵塞、加速膜污染。(3)对部分确实难以生物降解的污染物质，应采取更具针对性的组合工艺，如纳米Ti02及光催化氧化技术、电解氧化或者其它先进的前处理技术等，以确保出水稳定达标，实现污染物减排。另外，该技术在其它水处理领域的应用推广过程中还需在供氧装置、膜组件的形式、膜材料的选择、膜的清洗以及膜寿命的延长等方面进行深入研究，以进一步改善。关键词：精细化工废水，水解酸化，多相组合膜生物反应器，膜污染n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究3ABSTRACTTheorganicwastewateremittedfromfinechemicalindustriesisverydifficulttobeefficientlyprocessedbyusingtraditionaltechniques，becauseitiscomplexincomposition，hardtobedegradedandenrichedwithtoxicandharmfulsubstances．Inordertomeettheincreasinglystringentenvironmentalmanagementregulationsandpollutantemissionstandards，MP-MBR(multi-phasemembranebio—reactoOtechnologyisusedinthisstudytoretrofitandimprovethecurrentAAO+PACTsysteminthewastewatertreatmentplantofaprovincial-levelfinechemicalindustryparkinJiangsuprovince．Intheretrofittedsystem，hydrolysis—acidificationandtwoaerobic-membraneseparationprocessareformed．Duringthecommissioningtestsofthenewsystem，theeffectsofdifferentfactors，suchasfeedwaterquality,suspendedsludgeconcentration，sludgeresidencetime，hydraulicresidencetimeandmembranesuctionpressure(membraneflux)，onthestableoperationofthewholesystem，theremovalofthemainpollutants(e．g．，COD，SS，ammonianitrogen，totalphosphorus)andtheremovalofthecharacteristicpollutants(e．g．，anilineandnitrobenzene)arecarefullyinvestigatedandanalyzed．Based011these，effectivemeasurestomitigatemembranefoulingareproposedandkeyconclusionscanbedrawnasfollows：(1)Theresultsfromthecommissioningtestsofthenewsystemshowthat：hydrolysis·-acidificationandaerobic·-membranebioreactortechnologycallachieveverygoodperformanceintreatingthewastewaterfromfmechemicalindustryparks．Morethan90％CODCanberemoved，whichisveryconsistentduringthetests．Over95％ammonianitrogenandover80％totalphosphorusCanberemoved．，nleremovalratesofthecharacteristicpollutants，i．e．，anilineandnitrobenzene，reachmorethan95％and85％，respectively．Afterthetreatment，allthepollutantsintheeffluentwaterarewellbelowwhatarerequiredbyGB18918—2002level-1standard-Aregulations，exceptCODwhichisoccasionallybeyondtheregulationmostprobablybecauseoftheover-pollutedwastewater．n4扬州大学硕士学位论文(2)ComparedtoNo．2systeminsynchronousoperationwhichisbasedonAAO+PACTtechnology，thepollutantsremovalefficiencyofthenewsystem(i—eNo．1system)usingMP—MBRtechnologyisfoundtoberemarkablyimproved．ItisbecauseMBRhasasupersolid—liquidseparationperformanceandcallaccumulatethebiologicaldegradationeffectofactivatedsludge．nleremovalratesofCOD，ammonianitrogen，totalphosphorus，anilineandnitrobenzeneachievedinNo．1systemare8～10％，20,-40％，乱1O％，8％and11％higherthanthoseinNo．2system，respectively．111eremovalrateofSSisnearly100％inNo．1system．Inshort，thequalityoftheeffluentwaterinNo．1systemissignificantlyimproved．(3)，nleresultsfromthecommissioningtestsalsoshowthatthenewsystemrunsquitesmoothlyundernormalprocessconditions．Eveniftheremaybesomefluctuationsofacertainrangeinthewastewaterquality，thequalityofthetreatedwatermaintainsrelativelystable，indicatingthattheMP-MBRtechnologyusedinthenewsystemhasverygoodanti-fluctuationcapabilities．Insummary，theMP·MBRtechnologycanachieveverygoodremovalratesforthemainpollutantsinthewastewaterfromfinechemicalindustryparks，e．g．COD，NH3-N，nitrobenzeneandaniline．111equalityofthetreatedwaterconformstoGB18918-2002level一1standard-Aregulations．Therefore，itisfeasibletousetheMP-MBRtechnologytoretrofitandimprovetheexistingAAO+PACTprocess-basedwastewatertreatmentsystems，andtheMP-MBRtechnologycallbeusedinlarger-scaleplants．ThecommissioningtestsalsoindicatethatalthoughtheMP—MBRtechnologycansignificantlyimprovethequalityoftheeffluentwaterfromfinechemicalparks，therearestillsomeconstraintsintheapplicationofthistechnology．Thefollowingsuggestionscanbemade．(1)Thesourceofchemicalwastewatershouldbeeffectivelycontrolled：thewaterqualityshouldconformtotherequirementonthefeedwaterinthewastewatertreatmentplantandtheratioofthechemicalwastewatertothesewageshouldbeabove1：0．8，inordertoimprovethebiodegradabilityofthewastewater,keepthefeedwaterqualityrelativelystableandreducetheimpact．(2)Frequentchangesinoperationconditionswillspeedupthemembraneblockingandmembranefouling．Therefore，onehastokeeptheoperationconditionsrelativelystableafterthecommissioningtests，inordertoslowdownthepossibleblockingandn殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究5foulingofthemembrane．(3)Forsomepollutantsthatalereallydifficulttobebio—degraded，morespecifictechnologyshouldbeused，suchasllano-Ti02andphoto—catalyticoxidation，electrolyticoxidation,orotheradvancedpre-treatmenttechnologies，inordertoreducethepollutantemissionsandassuretheeffluentwaterconsistentlymeetstheregulations．Moreover,in—depthinvestigationsandfurtherimprovementarestillrequiredinanumberofaspects，e．g．，theoxygensupplydevices，theformofmembranemodules，thechoiceofmembranematerials，thecleaningofmembraneandtheextensionofmembranelife，inordertosuccessfullyapplythistechnologyinotherwater-treatmentareas．Keywords：wasterwaterfromfinechemicalindustries，hydrolyticacidification,multi·-phasemembranebio-·reactor,membranefoulingn扬州大学学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：万沈巧∥力签字目期：2一'年：f月厂日f学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，学位论文作者签名：7；f圻／劾签字日期：≥神气年y月厂日导师签名：签字日期：21年，胡，日(本页为学位论文末页。如论文为密件可不授权，但论文原创必须声明。)n6扬州大学硕上学位论文第一章导论1．1概述化学工业在国民经济中占有重要的地位，其发展直接影响着国民经济的增长和相关行业的发展进步。改革开放以来，随着我国现代化建设进程的加快，化学工业得到了较快的提升和发展，产品的产量迅速增长、品种不断增加，质量也得到显著提升，应用领域不断拓展。精细化工是生产精细化学品的化工行业，包括医药、农药、染料、涂料、表面活性剂、催化剂、助剂和化学试剂等传统的化工部门，也包括食品添加剂、饲料添加剂、油田化学品、电子工业用化学品、皮革化学品、功能高分子材料和生命科学用材料等近20年来逐渐发展起来的新领域，精细化工产品应用已渗透到社会生产生活的方方面面，在经济社会中起着十分重要的作用【l】。近几年虽然大力推进清洁生产、发展循环经济，强化源头控制、过程控制和环境管理，状况得到较大程度改善，但由于其本身固有的特点，化学工业仍然是一个污染较为严重的行业，污染防治任务十分繁重。化工废水因其工艺过程繁冗，控制条件严格，涉及的有毒有害物质多、组成及结构复杂，且排污量大，一些污染物难以生物降解，因而治理难度很大，另一方面，随着生活水平的提高，人们对环境质量的要求越来越高，环境管理所规定的排放标准也日趋严格，大部分缺水地区提出了的中水回用要求，因此，高效、低成本处理化工废水的新工艺、新技术的应用成为目前研究、推广的重点之一。1．2精细化工废水的来源、分类和特点精细化工废水主要来源于生产过程，但其产生原因是多样的，一般来说除间接冷却水可以循环使用外，其余绝大部分都作为废水排放。按其与化学物料的接触情况，大体可分为以下几类【2】：1)工艺废水：由生产过程中产生的高浓度废水，主要源于工艺投加水、原料带进水、化学反应生成水、不完全反应产生的废液、副反应产生的难以利用的废液、原料前处理和产品精制提纯分离过程产生的废水等，这类废水直接由工艺n殷红兰：多栩组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究7过程排出，相对而言，污染物组成复杂、含量较高，部分废水含盐浓度高，有的废水毒性大，不易生物降解，若得不到有效治理对纳污水体影响较大。2)洗涤废水：如产品或中间产物精制过程中的洗涤水、间歇反应以及设备检修产生的设备清洗废水等。这类废水往往含有残存、附着物料，污染物浓度中等，但水量较大，因此污染物的排放总量也较大。3)化工生产配套设施运行产生的废水：在化工生产中，常需要使用蒸汽喷射泵、水喷射泵或水环真空泵等设备，以水为介质与物料相接触，因而产生废水；另外，还有采用湿法除尘、除渣以及工艺尾气水洗净化产生的废水等。4)地面冲洗水：地面冲洗水中主要含有散落在地面上的溶剂、原料、中间体和生产成品。这部分废水的水质水量往往与管理水平有很大关系，当管理较差时，跑冒滴漏相对较为严重，地面冲洗水的水量较大，水质也较差，污染物总量在整个废水系统中占有相当的比例。5)意外事故造成的污染：生产操作的失误或设备的泄漏会使原料、中间产物或产品外溢而造成污染，严重的甚至釜料报废，若发生火灾爆炸事故，还可能产生大量消防废水，因此化工企业在废水的收集治理中，应统筹考虑，设有事故应急处理措施。6‘)工厂内的生活污水。上述废水中，特别是前三类废水，往往具有以下特点：1)水质成分复杂，精细化工产品生产的特点是流程长，反应复杂，副产物多，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，使得废水中的污染物质组分繁多复杂，增加了废水的处理难度。2)废水中污染物含量高，是精细化工生产废水的一个显著持点，持别是一些用老工艺生产的传统产品，设备陈旧，产品得率低，原料、中间产物、副产物以至产品流失严重，往往造成废水中的污染物含量居高不下。3)有毒有害物质多。精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、有机氮化合物、叔铵及季铵盐类化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等。n扬州大学硕上学位论文4)生物难降解物质多。精细化工废水中的有机污染物大部分属于较难生物降解的物质，如卤素化合物、醚类化食物、硝基化合物、硫醚及矾类化合物、某些杂环化合物等。5)有的废水中盐分含量高。某些特殊行业中的盐析废水或酸析、碱析废水经中和处理后形成的含盐废水。废水中过高浓度的盐分对微生物有明显的抑制作用。例如：当废水中的氯离子超过5000mg／1时，一些未经驯化的微生物的活性将受到明显抑制，COD的去除率会明显下降；当废水中的氯离子浓度大于8000rag／1时，会造成污泥体积膨胀，水面出现大量泡沫，微生物会相继死亡。6)有的废水色度非常高。某些特殊行业色度一般均在几千倍甚至数万倍以上。有颜色的废水，本身就表明水体中含有特定的污染物质，从感观上使人产生不愉快和厌恶的心理。另外，有色废水可以阻截光线在水中的通行，从而影响水中生物的生长，以及抑制由日光催化分解有机物质的自然净化能力。综上，精细化工废水往往治理难度大且处理成本高，是废水治理中的一个难点。1．3我国精细化工废水污染防治现状1．3．1化工废水污染防治对策和措施根据化学工业水污染物特点及多年的运行管理经验，我国化工废水污染的防治主要采取了以下对策措施【2l：1)大力推进清洁生产，发展循环经济，积极采用无污染、低污染、可降解的工艺技术路线改造提升化工行业整体水平，提高资源能源利用率，从源头控制和减少污染。具体措施有：改变原料路线和合成路线、采用无毒、低毒原料；推进物料的闭路循环、原料的综合利用和废弃物的资源化利用；采用先进的设备、改进操作工艺、提高自动控制水平、提高生产效率等。2)积极开发应用废水处理新技术。化工行业虽然加大了源头控制力度，但末端治理还是必不可少。开发利用新技术新工艺处理废水，提高废水中有价物的回收和处理效率，采用物理、物化、化学的方法或综合技术通过分离、分解或其它途径提高废水的可生化性，减小废n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究9水的毒害性和高浓度废水对生化处理设施的冲击，保证其稳定运行，从而实现达标排放。3)加强现场监测监控，推进区域废水污染集中治理污水处理过程是一个动态过程，需要进行在线监测监控，以及时反应水质水量变化情况，及时发现问题，并进行必要的调整，通过优化操作条件和操作方案，实现出水稳定达标排放。目前投入使用的在线监测仪器主要有流量计、在线自动控制pH仪、COD仪、溶解氧仪等。在线监测监控也是水污染防治和监测技术走向精确化、快速化、连续化和自动化、网络化的重要载体，通过联网实现高效和统一的监管。另外，各级政府通过科学规划，合理布局，推进产业集聚，以合理配置资源，节约集约用地，实现污染的集中治理和集中排放，这些均有利于环境管理和生态保护，同时降低污染治理和社会管理成本。1．3．2污水处理的主要方法化工废水所含的污染物多种多样，精细化工园区综合废水组成更为复杂，这些污染物质的物理、化学性质各不相同，有效的废水处理必须具有针对性。通常，废水处理的方法按其作用原理不同分为以下几类【3】=1)物理法。也称机械处理方法，主要是利用物理作用进行污染物的分离，处理过程不改变污染物的化学性质，包括过／筛滤、沉淀、气浮、结晶、离心分离、蒸发(浓缩)等。2)化学法和物理化学法。主要是利用化学和物化性质、原理进行分离，处理过程改变物质的性质或状态，化害为利，减小影响，主要措施包括中和、混凝(气浮或沉淀)、水解、电解、氧化还原、离子交换、电渗析、汽提、吹脱、吸附／解吸、吸收、萃取、精馏、膜分离等。3)生化法。主要是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解或胶体状态以及某些不溶解的有机或无机污染物转化为稳定的、无害的物质如C02和水等，从而达到净化的目的。废水的生化处理根据在处理过程中起作用的微生物对氧气的需求不同，可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。n10扬州大学硕士学位论文好氧生物法被广泛应用于有机废水和城市生活污水处理，主要有活性污泥法和生物膜法两种，每种又有多种具体形式；厌氧生物法多用于污泥和有机废水特别是高浓度有机废水的前处理，近年来，在低浓度有机废水处理中的应用也愈加广泛，其作用主要是酸化、水解，为后续好氧生化处理提供有利条件。在实际应用中，通常结合具体情况采取两种或两种以上方法、工艺的优化组合，以达到比较好的处理效果。1．3．3水解酸化机理和作用简述水解酸化工艺[41是目前工业废水公认的前处理技术。通过水解酸化使可生化性很差的某些高分子物质和不溶性物质，可以降解为小分子物质和可溶性物质，提高可生化性和BOD。／COD。，值，为后续好氧生化处理创造条件。在水解酸化工艺中，首先是大量的微生物将水中颗粒物质和胶体物质进行截留和吸附，截留下来的物质吸附在污泥表面，慢慢地被分解代谢，其在系统内的污泥停留时问要大于水力停留时间。在大量水解细菌的作用下将不溶性有机物水解为可溶性有机物，同时在产酸菌的协同作用下将大分子有机物、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质。由于酸化过程的控制不可能十分严格，仍有一定量的甲烷化过程发生，在这一过程中，溶解性有机物也得到较大程度的分解。因此，水解酸化反应器是集截留、吸附、生物絮凝、生物降解功能于一体的多功能反应器。通过水质、水量调节以及水解酸化预处理后，污水再进入好氧生化反应段，冲击负荷得以最大限度的削减，可生化性得到显著提高，系统可最大限度地去除有毒有害物，因而，水解酸化为后续好氧生物处理创造了有利的条件。水解一酸化过程中基质的种类和形态、水力停留时间、水解液的pH、温度等因素均可能对水解速率、水解效果及水解酸化产物产生重要的影响，但在水解一酸化一好氧处理系统中，水解酸化所需的温度、pH等条件控制与厌氧消化系统相比较为宽泛，通常控制在pH5．5-6．5，可获得较高的水解酸化速率，常温下运行就能获得较满意的效果。本次进行精细化工园区综合废水处理技术改造采用的是水解一酸化、好氧一膜n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究11分离工艺。1．3．4膜生物反应器技术研究及应用现状(一)膜生物反应器工作原理和特点膜生物反应器【5】(MembraneBioreactor，简称MBR)是一种将膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型水处理技术，它首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。该技术利用膜的高效分离作用，以膜组件取代传统活性污泥法中的二沉池，实现传统工艺所无法比拟的泥水分离和污泥浓缩效果，消除了污泥膨胀的影响，并大幅度提高曝气池中活性污泥的浓度，省却了污泥回流系统，大大延长了泥龄，减少了剩余污泥量，并通过膜对废水中SS、有机物和病原菌等高效截留作用，显著提高出水水质，并保持出水水质的相对稳定。在处理城市生活污水的诸多试验和应用中，处理出水无需进行消毒处理即可达到GBl8918．2002一级A标准和杂水回用要求。因而该技术被有关专家誉为“污水资源化的一项革命性技术"，并被我国列为“2l世纪可持续发展实用新技术”【6～。与传统的好氧活性污泥工艺相比，MBR具有以下主要特点：1)运行管理方便传统的好氧活性污泥处理工艺在高污泥负荷的情况下运行会出现污泥膨胀现象，使得泥水难于分离导致系统不能正常运行、出水不能稳定达标。而MBR工艺利用膜抽吸作用来进行泥水分离，易实现自动控制，污泥膨胀不会影响MBR系统的正常运行和出水水质，因此运行管理极为方便。2)保持高活性污泥浓度，污水处理设施占地面积小。传统的活性污泥工艺的污泥浓度一般在2000～5000mg／1，而MBR工艺的活性污泥浓度一般在6000mg／1以上，高者可达18000mg／l，且不需生化沉淀池，故大大减少了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺的1／3。3)处理效果好、出水水质稳定中空纤维微滤膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相较为丰富，活性污泥驯化、增量的过程大n12扬州大学硕士学位论文大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理效果好、出水水质稳定。4)具有很好的脱氮效果MBR系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高，因而具有较好的脱氮效果。5)泥龄长，污泥排放量很小膜分离使污水中的难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。6)动力消耗低中空纤维膜所需的吸引压力仅为一0．1～一0．4公斤／cm'左右，动力消耗低。(二)膜生物反应器研究进展及目前应用现状膜分离技术是近30年发展起来的一项高新技术，因其卓越的分离性能已在众多领域得到应用。其中用于污水处理的膜主要是超滤膜和微滤膜，孔径范围基本在O．05～O．45∥m之间。就材料而言，微滤膜常用聚碳酸酯、聚砜、聚氯乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯等，超滤膜常用聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、纤维素酯等。为了便于安装和工业化生产，通常将膜以某种形式组装在一个单元设备内形成膜组件，其型式有中空纤维式、平板式、螺旋式、圆管式、毛细管式等，在浸入式膜生物反应器中主要采用平板式和中空纤维式【8_9】。到20世纪九十年代，随着膜材料及膜组件结构的不断发展和进步，膜生物反应器技术愈来愈受到人们的重视，成为污水处理中的研究热点之一。膜生物反应器的设计者结合膜的产水量、出水水质目标、膜污染的控制以及膜生物反应器单元在整个处理流程中的位置等因素选用不同孔径的膜。如果是为了维持较高的生物浓度，截留增殖周期长的硝化细菌，同时又要获得较大的产水通量，减少膜的使用面积，就考虑选用孔径大、产水通量高的膜；若为了保证深度处理的出水水质，可选用孔径较小的膜，但是这样势必对产水量产生一定的影响。在膜材料的选择中，对膜材料本身的性质如机械强度、抗污染性、耐酸碱性、亲疏水性和膜的寿命等进行统筹考虑。为了提高产水量和抗污染能力，常用的方法是进行膜材n殷红兰：多相纽合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究13料的改性。在日本，一些有机膜材料如聚乙烯、聚砜、聚偏氟乙烯等都经过改性而具有稳定的亲水性。日本MitsubishiRayon公司的研究证实，中空纤维膜组件应用于污水处理时，亲水性的膜组件抗污染能力远远超出疏水性的膜组件【8-9】。目前，无机陶瓷膜也开始在反应器中有所运用，其材料有氧化铝、氧化铁等，这类膜抗污染能力强，寿命长，能在恶劣的环境中使用，但其成本较高，装填密度小，应用受到了一定的限制。根据膜生物生物反应器的安装方式，主要有分置式和一体式两种。相对而言，分置式膜生物反应器动力消耗大、系统运行费用高，其单位体积处理水的能耗是传统活性污泥法的10-20倍，而一体式MBR因其结构紧凑，可方便地采用气体冲刷、化学清洗和周期性的反冲等措施保持膜面清洁，降低和减缓膜污染程度，且动力消耗较低，在应用中更具优势。一体式MBR在日本应用较多。由于膜生物反应器在污水处理中有着其它设施难以比拟的优点，该技术现己应用于日本、美国、德国、法国和埃及等近二十个国家，处理规模从6mVd至20000m3／d不等。我国对MBR的研究还不到二十年，但进展十分迅速。1991年lO月，岑运华介绍了MBR在日本的研究状况，1993年前后，许多高校与研究所加入了MBR的开发研究工作。2000年以来，有关MBR的论文数呈持续上升的态势，并逐步进入工业化应用领域。目前，国内对MBR的研究和应用大致可分为以下几个方面【101：(1)探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式，生物反应处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥与生物膜相结合的复合式工艺、两相厌氧工艺；(2)影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型的研究，探求合适的操作条件与工艺参数，尽可能减轻膜污染，提高膜组件的处理能力和运行稳定性；(3)扩大MBR的应用范围，MBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水(食品废水、啤酒废水)与难降解工业废水(化工污水、印染废水等)，处理能力也逐步增大。近几年，膜生物反应器在国内已进入了较大规模的实际应用阶段。在南方地区，MBR目前主要应用于高浓度有机废水处理；而在天津、大连等严重缺水的北n14扬州大学硕士学位论文方地区，MBR主要作为中水回用技术。本项目基于实际的需求，在学习借鉴国内外MBR现有应用技术的基础上，采用多相组合膜生物反应器组合工艺改进精细化工园区综合废水处理技术，并针对精细化工废水特点，通过加强运行调试，优化操作条件，完成化工园区综合废水处理的提标改造，实现稳定达标排放，体现环境效益和社会效益。1．4课题的提出及主要研究内容1．4．1课题的提出化工废水特别是精细化工园区的综合废水因其特殊性，用一种方法往往很难将污染物处理达标，通常采用物理、化学、物化、生化组合工艺。传统常用工艺主要组合方式有：混凝沉淀+铁还原+水解酸化+接触氧化、Fenton试剂氧化+A／O(氧化沟)、微电解+混凝沉淀+厌氧硝化+接触氧化等，这些工艺在不同的废水处理中均获得了较为显著的效果，但在部分行业中随着环境管理要求的不断提高，一些传统组合工艺已经不能满足环保行政主管部门提出的更为严格的污染控制标准要求，需要用新的更为先进的技术加以改造提升或进一步优化。近年来，我国环保科技发展迅速，一些高效水处理技术和材料研究不断深入，实用化和工业化进程加快，如膜生物反应器技术、电化学氧化预处理技术以及纳米材料(光催化氧化作用、纳滤、纳米吸附材料等)等因其低能耗、低二次污染和出色的处理效果在水处理领域正得到越来越多的推广应用。江苏某省级经济开发区是以化工为主导，以发展氯碱化工、医药农药、染料化工及其中间体、化工助剂等精细化工产品为主体的精细化工园区，目前进区化工企业已达70多家，现有产业主要为氯碱及其延伸产业、苯胺系列和氢系列产品及其相关产业，各类染料和涂料总规模约达8万吨／年，另外还有医药农药中间体生产企业、酒精工业、油脂化工、絮凝剂、化工助剂、印染企业等，受国际金融危机影响，2008年下半年至2009年6月工业废水量约0．85"1．2万m3／d(各企业废水自行预处理达接管控制要求后送园区污水处理厂集中处理)，同时引入附近城镇生活污水约l万m3／d，园区集中式污水处理厂设计规模为3万m3／d，采用AAO+PACT组合工艺处理。该工艺设计于上世纪九十年代末，于2001年建成运行，n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究15设计出水标准为GB8979—1996表4一级标准，原有设施通过强化运行管理，虽存在不足(如运行成本偏高、污泥产生量大等)，但基本实现达标排放。2006年5月，江苏省环保厅、江苏省技术监督局共同发布了严于国家标准的地方排放标准——江苏省《化学工业主要水污染物排放标准》(DB32，939．2006)，作为强制要求严格控制化学工业企业的主要水污染物排放，并于2006年7月26日起实施，该化工园区污水处理厂通过加强源头水质控制(工业废水进水水质以GB8976．1996三级标准严格控制，同时引入生活污水)，进一步强化化工废水预处理(混凝沉淀等)，同时优化AAO+PACT工艺操作，出水勉强达到DB32／939．2006一级排放标准，但极不稳定，频繁超标。2007年9月江苏省人民政府办公厅以“苏政办发[2007]115号”文转发省环保厅等部门“关于加强全省各级各类开发区环境基础设施建设意见的通知”，要求“加快开发区环境基础设施建设步伐"“各类开发区须配备完善的环境基础设施，并做到环境基础设施先行。环境基础设施的规划设计和建设要采用高标准，严格实行雨污分流，建设完备的污水收集和雨水排放系统，按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》GBl8918．2002一级A标准建设集中污水处理设施。全面实施排水许可制度，工业废水须经预处理达标后方可接入集中污水处理设旌"、“污水处理厂及配套管网必须于2008年年底前建成投运”。该精细化工园区污水处理厂现有AAO+PACT工艺已不能达到新的环境管理要求和GBl8918．2002一级A标准排放，亟需提标改造。1．4．2课题主要研究内容基于以上实际需要，本次应用研究针对该精细化工园区综合废水特点，充分依托现有设施，在现有A—A一0(厌氧一缺氧一好氧)二级生化处理和PACT(粉末活性炭处理)工艺基础上采用多相组合膜生物反应器技术进行改造，形成水解酸化一好氧、膜分离流程(MP-MBR)，并通过调试运行，摸索、探求合适的操作条件和工艺参数，以尽可能减缓膜污染，提高膜组件的处理能力和运行稳定性，使化工园区综合废水经集中处理后稳定达到GBl8918-2002一级A标准排放。n16扬州大学硕士学位论文第二章污水处理装置的MP-MBR改造江苏某省级精细化工园区现已有70多家生产型化工企业入驻，主要有氯碱及下游延伸产业(①氯乙酸、羧甲基纤维素②三氯化磷、亚磷酸二甲酯、双甘膦③三氯化铝④环氧氯丙烷⑤vCM单体、聚氯乙烯等)，染料及染料中间体、医药农药中间体生产企业，以及油脂化工、化学助剂、高分子絮凝剂、酒精生产企业等，涉及200多种化工原料和产品，废水污染物成分极其复杂，盐分高，有毒有害的特征因子多、难降解物质多，水质波动大，处理难度大，随着减排力度加强，环境管理要求日趋严格，迫切需要采用节能高效新技术、新工艺改进废水处理工艺，实现稳定达标排放，以推进污染物减排和区域环境质量改善，促进经济社会的可持续发展。2．1精细化工园区污水处理厂原运行情况2．1．1化工园区污水处理厂进水水质控制化工园区各企业原有废水污染物浓度极高，组成复杂，COD在几千至几万甚至几十万毫克·升以不等，若直接送园区污水处理厂则可能对集中处理设施的冲击负荷过大，难以正常运行，为保证园区集中式污水处理厂的正常稳定运行，开发区管理部门要求各企业废水经自行预处理符合GB8978．96三级标准后再送园区污水厂集中处理。2008年7～12月份，园区工业废水量在0．85"-'1．2万rn3／d之间。化工园区污水厂接管综合废水主要污染物指标为pH、COD、SS、色度、BOD5、氨氮、总磷、TDS、苯胺类、硝基苯类、酚类、苯系物及其衍生物等，经预处理后园区内企业废水主要污染物浓度基本达到协议接管控制标准要求，但部分企业仍有超标现象，根据2008年7月,---'2008年12月份的监测监控结果，园区污水处理厂的接管综合废水水质见表2．1。通过接管控制，使该化工园区污水处理厂进水水质在一定范围内波动，主要污染物浓度得到有效控制，但根据实际调查情况及统计资料分析，园区企业在废n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究17表2-1某精细化工园区污水处理厂接管综合废水水质Table2—1．Thequalityofthewastewaterfromfinechemicalindustriestobetreatedinawastewaterplant水预处理工艺的选择上，目前有85％以上的企业采用物化+生化组合工艺，处理的废水量达90％以上，其余10％的废水主要采用物化或化学中和、沉淀的方法处理，这部分废水以无机废水为主。由于绝大部分废水已经过生化处理，残余的污染物组分生物降解的难度更大，另一部分无机废水盐分较高，因此，进入园区污水厂的综合废水可生化性较差。实际监测结果表明，综合废水B／C比在0．21"0．33之间，均低于0．35。考虑废水的可生化性以及周边城镇生活污水集中处理的需要，园区污水处理厂同时接入生活污水，目前接入量约i．2万mS／d。生活污水水质见表2-2。表2-2污水厂接管生活污水水质Table2-2．Thequalityofhouseholdsewagetobetreatedinawastewaterplant2．1．2化工园区污水处理厂出水水质要求该精细化工污水处理厂初始设计至2006年7月出水一直执行《污水综合排放标准》GB8978．96表4一级排放标准；后按江苏省环保厅有关环境管理规定，2006n扬州大学硕士学位论文年7月至2008年执行江苏省《化学工业主要水污染物排放标准》DB32／939．2006一级排放标准；2008年，根据江苏省人民政府[2007】115号文要求，2009年起江苏省所有省级以上经济开发区集中式污水处理厂设计出水须达到GBl8918．2002一级A标准排放。污水处理厂不同时期出水主要污染物控制标准见表2．3。表2-3化工园区不同时期执行的污水排放标准(mg／1)Table2-3．Thedifferenteffluentdischargestandardsimplementedinchemicalindustryparksduringdifferentperiods(mg／1)2．1．3污水处理厂原有工艺流程及运行处理情况(1)原有污水处理工艺流程概述该精细化工园区污水处理厂现有污水处理设施设计规模为3万m3／d，一直采用A—A一0+PACT(粉末活性炭)工艺处理废水，工艺流程如图2-1所示。处理流程简述：①化工废水前处理、混凝沉淀(～级预处理)来自园区排污企业经过预处理的工业废水经污水管网送至污水处理厂，首先经格栅过滤进入调节池，由细格栅截拦下来的固体废渣运至厂内临时渣场堆放。调节池出水进入混凝沉淀一级处理装置，通过投加絮凝剂聚丙烯酰胺或硫酸亚铁，进行还原和混凝沉淀去除工业废水中的色度和悬浮态的COD，降低后续生化系统的负荷。混凝沉淀后的上清液与生活污水再在分配井中混合，使进入生化处理系统的水质相对较为稳定，提高可生化性；混凝沉淀池沉淀出来的污泥放进储泥池，进入污泥处理系统处理。n化工殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工周区综合废水处理中的应用研究19图2一l化工园区污水处理厂原污水处理流程图Figure2-1．Theexistingwastewatertreatmentprocessinachemicalindustrialpark②生活污水预处理系统城镇生活污水经输送管道进入污水处理厂后，经粗格栅、提升泵、细格栅、沉砂池预处理后，在分配井与预处理后的工业废水混合进入生化处理系统。③生化处理+PACT系统A2／O二级生化处理工艺的主体设施是曝气池，将曝气池按照厌氧、兼氧、好氧的结构进行布置。厌氧段使摄取有机物能力较弱的嗜磷菌优先获得碳源并充分释磷；进入兼氧环境后，由异养型兼性反硝化菌将回流混合液中的硝态氮还原成氮气释放，完成脱氮处理，最后流入好氧段。处理过程前期有异养型好氧菌降解污水中的有机物，后期由自氧型好氧硝化菌将污水中的氨氮氧化成硝态氮，并由嗜磷菌吸磷，从而达到降解有机物、脱氮除磷的目的。为满足各段优势菌群的生存环境，使系统的硝化．反硝化、释磷．吸磷的处理能力能充分地发挥作用，生化池内增加内循环和外循环系统，并在曝气池的厌氧段和缺氧段各增加潜水搅拌机，防止厌氧段、兼氧段的污泥沉淀。该系统厌氧段兼具除磷和厌氧酸化水解以提高废水可生化性的作用，为好氧降解提供条件。n20扬州大学硕士学位论文·PACT(活性炭处理工艺)由于精细化工园区综合工业废水中含有较多生物难降解的有机物，该类工业废水经生化处理后，出水COD浓度仍不能稳定达到DB32／939．2006一级排放标准，需要进行后处理。园区污水厂采用PACT工艺，通过投加PAC进一步提高系统的污染物去除率。2．1．4原有污水处理装置排放达标情况及存在问题根据出水监测结果，原有设施运行处理达标分析见表2．4。表2-4原有设施出水主要污染物浓度及达标情况Table2-4．Theconcentrationsofthemainpollutesinthetreatedwaterfbmtheexistingsystem原有污水处理流程在加强综合废水进水水质控制和运行管理的基础上出水部分指标达到DB32／939．2006一级排放标准，但仍存在一定程度超标，远不能达到GBl8918．2002一级A标准排放，不能满足新的环境管理规定要求，存在①处理效果不稳定，COD去除率偏低，硝基苯类污染物不易降解，氨氮和磷的去除效果较差：②运行成本高，粉炭投加量过大；③剩余污泥产量大等问题。根据苏政办发[2007]115号文规定，结合污染物减排和总量控制要求，该精细化工园区集中式污水处理厂迫切需要引进先进高效的污水处理技术对原有设施进行提标改造。该污水处理厂现有3万m3／d污水处理设施的生化处理部分分两套装置运行，每套设计处理能力15000m3／d，本次MP．MBR工艺改造应用研究基于膜生物反应器技术在其它类别水处理领域的良好表现，先采用“水解酸化、好氧(两段)、膜分离组合工艺"对其中一套进行改造，并调试运行，进行对比，以进一步改进n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究2l和推广应用。2．2改进后的多相组合膜生物反应器处理工艺流程2．2．1改进后的污水处理流程应用膜生物反应器技术改造后污水处理流程见图2-2。生活污水，l粗格栅外运图2-2某化工园区污水处理厂1#系统MP-MBR工艺改造后污水处理流程图Figure2-2．ThenewwastewatertreatmentprocessafterincorporatingMP-MBRtechnology方案改造前后园区综合工业废水及引入的生活污水预处理方式基本不变。改造后的膜池将浸没式膜块放在原沉淀池中，在渗透(出水)泵产生的负压条件下，水穿过膜而完成过滤处理。膜池取代了二沉池悬浮物与液体分离和颗粒滤料滤池的功能。图2．3为分段改造控制流程。n扬州大学硕士学位论文rI⋯⋯⋯⋯⋯’i一药琵画流．～?-7。耳WFlul孺I●-●V泥饼外运图2-3精细化工园区污水厂污水处理工艺分段改造控制流程图Figure2-3．Theflowchartofthestep-by-stepretrofitinthewastewatertreatmentsystem分别预处理后的生活污水及工业废水进入分配井进行混合，然后分为两股，一股进入西生化池，按照原有工艺(A2／O+PACT处理工艺)进行处理；另一股进入东生化池经A2／O+膜池(0)，处理后由原排污口排入长江，部分也可作为市政园林、景观水体补充用水和邻近企业工业回用水(园区建成区未设中水回用管网)。在改造后的l#系统中，好氧生化所需的氧气由鼓风机房配备的鼓风机提供，同时鼓风机还为MBR膜吹扫提供充足空气。系统产生的污泥，由污泥泵提升输送至污泥池，然后进入带预浓缩的带式脱水机进行脱水减容，最后再集中外运处置。系统中所需要的药剂则由加药间提供。同时，为确保系统的长期稳定运行，保留原有粉末活性炭投加装置备用，在系统受到较为严重冲击时，可在好氧区及膜分离区投加粉末活性炭在改善污泥凝聚性能的同时，吸附部分污染物质，提高系统的处理能力及抗冲击能力，防止事故性排放。排出n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究2．2．2MP．MBR改造所需的主要设施设备对图2-3中东l#生化系统进行MP-MBR改造，设计处理能力1．5万m3／d规模，目前实际处理量约l～1．2万m3／d。主要设备、仪器、材料规格及台套数如下：(1)膜组件型号：NOVO-MBR80(0．2um微滤有机膜)；单套产水量：8．713／h；材质：聚偏氟乙烯膜(PVDF)；数量：80套(双层膜架)。膜组件采用模块化设计，上部为成矩阵排列的膜组，在增加处理量的同时，减少设备的占地面积。膜池内膜组件底部设有曝气系统，由于其特殊的结构，在对污水进行曝气处理同时通过参数的调整，可以用曝气形成的水循环对膜表面进行清洁。(2)产水泵流量：O=80m3／h；扬程：H=12m；功率：P=5．5kW；数量：13台(12用l冷备)(3)抽真空泵流量：54m3／h；极限压力：≤6X10吨Pa；功率：P=2．2kW；数量：2台(1用1备)(4)清洗循环泵流量：100m3／h；扬程：15m；功率：P=7．5kW；数量：2台(1用1各)(5)储药罐容积：20m3：材质：FRP；数量：3座(6)反洗泵流量：Q=120m3／h,扬程：H=12m；功率：P=5．5kW数量：2台(1用l备)(7)清洗加药泵流量：O=lOOOL／h；功率：P=O．75kW；n扬州大学硕士学位论文数量：3台(8)空压机功率：1．1Kw；数量：2台(1用l备)，含储气罐1台容积：lm3(9)改造及新增土建构筑物·膜池本期改造主要将东二沉池改造为膜反应池，池体外部尺寸不变(有效容积5000ma)，将原有吸泥机等设备取消。浸没式膜块放在膜池中。膜块浸没在混合液中，在渗透(出水)泵产生的负压条件下，水穿过膜而完成过滤处理。膜池取代了二沉池悬浮物与液体分离和颗粒滤料滤池的功能。在膜块的底部设有穿孔曝气管，一方面利用大气泡曝气产生的紊动来冲刷中空纤维膜的表面，减缓污染物在膜面的沉积、附着，以改善膜通量、降低化学清洗膜块的频率；另一方面为微生物分解有机物供氧，因此又可把膜池作为第二好氧池，进一步完成BOD5的氧化和氨氮的硝化，保证出水达标。·产水池将膜出水收集，统一排放或作回用。总容积：550m3；建筑尺寸：10×10×5．5m数量：1座；钢筋混凝土结构·清洗池为膜组件恢复性清洗(离线化学清洗)设计，池内的清洗溶液根据膜表面污染物质类别确定总容积：100m3；数量：5格；单格尺寸：3×2X3．5m；钢筋混凝土防腐清洗药剂：柠檬酸、次氯酸钠、氢氧化钠等。·MBR泵房用于回流及清洗泵的设置，保证工艺的正常运行建筑尺寸：18×4X4．5m：数量：2座；轻钢框架(10)电气、自控设计n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究·电气设计1)供电负荷污水处理设施的负荷等级为二级。新增总装机容量约为llOkw。2)继电保护电动机回路用空气断路器作短路保护，热继电器作过负荷保护。照明回路用空气开关作短路保护。3)接地系统设计利用现有装置接地系统。4)防雷设计利用现有装置防雷系统。·自控设计1)自动化水平自动化控制水平将达到同期国内外同类装置的先进水平。采用PLC可编程控制器。系统所有远传的过程信号都将送入PLC中，这些信号经过处理将分别用于实时控制、实时显示报警，并生成各种生产和管理用的记录和报表。根据工艺要求，对各控制点实施基本PID控制、串级、均匀、比值、分程等常规的和复杂的控制方案，满足装置的控制要求。2)仪表选型除了PLC可编程控制器外，在选择仪表(如变送器、报警设定器、信号转换器、执行器等)时，将做充分比较，使每个控制或监测回路都能在安全、可靠、长周期、自动状态下运行，提高装置的仪表投用率和自动化管理水平。(11)尾水排放方式污水排放口位置及排放方式不变，达标尾水仍由原排污口排入长江。n扬州火学硕士学位论文戥风机图2-4浸入式膜．生物反应器工艺装置简图Figure2-4．Theprocessofasubmergedmembrane-bio-reactor水该技术通过膜组件的高效分离作用，大大提高了泥水分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中优势菌的出现，提高了生化反应速率。同时，该工艺能大大减少剩余污泥的产量，从而基本解决了传统生物方法存在的剩余污泥产量大、占地面积大、运行效率低等突出问题。n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工圊区综合废水处理中的应用研究27第三章MP-MBR调试运行过程及结果分析MP—MBR调试运行分三个阶段，根据各阶段观察及检测结果作如下分析。3．1第一阶段：污泥接种、培养、驯化阶段水解酸化段采用好氧挂膜，根据检测结果保证废水中营养物之间的比例约为COD：N：P=200：5：I，并适当少量连续进水，同时充分曝气，每天镜检微生物种类，在好氧挂膜成功后停止曝气。经过短期适应后，通过对水解酸化池进出水水质分析，至水解酸化段挂膜成功。MBR接种污泥为园区污水处理厂原有工程(2#系统)的氧化沟污泥回流井的回流污泥，加入适量营养物质，以恢复污泥活性；在接下来的一周时间内，采取逐渐加大进水量的进水方式，并每天观察生物相的变化情况，同时对控制参数进行及时调整。经过一段时间的驯化，好氧活性污泥菌胶团结构良好，有少量丝状菌出现，生物相较为丰富，且较活跃。好氧活性污泥主要通过显微镜观察生物相的变化来判断培养效果，连续进水24h后，观察到系统内好氧活性污泥生物相基本未受到冲击，种群丰富，生理状态活跃，有少量固着型纤毛纲类生物出现，标志着污泥驯化成熟，此时，出水色度良好，可连续进水启动运行生化系统。3．2第二阶段：MBR运行工艺条件、参数优化调整阶段改造后，原有生化池(包括水解酸化好氧)操作条件基本不变，其中好氧段保持污泥浓度在1．5-39／i、DO为3-5mg／l运行，重点考察、调整和优化膜池的运行条件。调试中主要测定的项目为：COD、氨氮、SS、色度、污泥浓度以及膜过滤压差和膜通量，每天监测，分析方法【11】见表3-I。通过检测化验数据掌握水质状况，通过在线仪器仪表、测试工具等得到运行参数，通过显微镜镜检获取生物相资料，并根据出水水质、膜污染程度、能耗等调整工艺参数，以确定适宜的运行控制条件及范围。MBR运行采用正常出水，抽停比12min／3min，曝气强度逐步由小到大(O．1m3、0．2m3、O．3m3、0．4m3)，最后稳定在0．36m3左右，通过调整真空抽吸压力，保持n扬州大学硕士学位论文真空表读数为20kPa；再调试在不同抽吸压力(TMP)下的出水效果和膜污染情况。调试期问采取长时间、大流量空曝气的方法进行清洗，采用恒流、间歇抽吸和空曝气的方法减缓膜污染，至出水达到GBl8918．2002一级A标准约4周时间。表3-1主要水质指标分析方法和设备!墨垒!曼兰!：!b皇盟壁垒Q垡璺曼Q垡!皇曼l!!!l曼垒!Q鱼凸璺!逛曼!b皇婴塑l旦g垡曼!l堑皇墨Q!坠塑!曼!项目分析方法分析仪器方法来源以下为启动阶段MBR主要指标与参数变化情况：3．2．1启动阶段悬浮污泥浓度(池SS)变化图3．1为膜生物反应器内MLSS的变化情况。从图中可以看出，在污泥接种完成后，由于污泥泥龄的延长和膜的截留作用，污泥浓度逐渐增大。但在启动运行的前15天，由于需要适应环境条件，污泥虽有增殖，但增速较为缓慢，MLSS均小于1000mg／l；在第16天～第26天，MLSS持续以较快速度增大，达到6450mg／1；之后仍呈一定增长趋势，但增长速度趋缓，污泥浓度逐渐达到稳定状态，此时反应器内活性污泥营养充分。随着废水中可生化性有机物不断进入膜生物反应器内，增殖与消耗形成动态平衡，并达到理想的出水效果。n殷红兰；多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究7000650000005500-^5000吉4500目4000题3500蠖3000甥2500j口，1Z131aZ1Z4Z，罩0运行天数d图3-1启动阶段MLSS变化情况3．2．2启动阶段‘Figure3-1·Th．e．ploto．fMLSSconcentrationduringstart-up启动阶段COD浓度历时变化见图3．2。由图可见，出水在第28天达到规定排放标准。启动初始阶段，MBR系统由于污泥浓度较低，生物降解作用较弱，对COD的去除作用较小，少量的COD去除主要是靠膜对SS的截留作用，削减的只是少部分由悬浮物质所致的COD；但到中后期随着泥龄的增长及微生物对条件的适应和迅速增殖，系统活性污泥浓度迅速提高，大大增强了系统的生物降解能力，COD的去除率显著上升，从而逐步实现了优质出水。出水COD稳定达标，主要依托了MBR系统较强的生物降解能力，其次依托了膜的高效固液分离作用。咖7∞600吉500宣餐400暑湖8∞O'∞O3B91215182t242730运行天数d图3-2启动阶段COD浓度历时变化Figure3-2．TheplotofCODconcentrationduringstart-upn扬州大学硕士学位论文3．2．3启动阶段氨氮的去除情况分析启动阶段氨氮去除效果见图3．3。由图可见，在前15天1#系统对氨氮的去除率约50％，主要是前段生化系统的处理效果，由MBR系统的进出水检测结果可以看出，MBR段对氨氮的去除率较低，但在第16天以后，随着膜池内活性污泥的逐渐成熟，污泥浓度提高，氨氮去除率逐步升高，至第26天后，出水氨氮指标达标(小于5mg／1)。结合刘锦霞、顾平等人【12。31的研究成果分析，氨氮的去除主要靠活性污泥作用，膜的截留作用对出水氨氮几乎没有影响。柏35^∞一詈25趑20蠖Z士15Z'050运行天数d图3-3启动阶段氨氮浓度历时变化Fiqure3-3．TheplotofNH3-Nconcentrationdunngstart-up3．2．4对SS的去除启动阶段，SS的去除效果见图3-4。由图可见，虽然进水SS浓度呈一定幅度波动，但出水SS始终保持较低水平，该项指标稳定达标，这主要缘于膜的优异的固液分离性能、截留作用。n殷红兰：多相组合膜生物反廊器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究3l500450400，、350'面300已题250爱200们们150100500369121518212427∞⋯一．．运行天数d图3-4启动阶段SS浓度历时变化Figure3-4．TheplotofSSconcentrationduringstart-up小结：COD和氨氮的连续稳定达标说明系统已进入稳定运行阶段【141。3．2．5其它因素对出水水质的影响考察(1)污泥停留时间(SRT)和水力停留时间(Hl玎)MBR的一个特点是可以实现分别控制污泥停留时间(SI汀)和水力停留时间(HRT)，使确定的MBR工艺更灵活。Boullabila【15】等在SRT分别为10d、20d、30d的条件下考察了污泥产量和COD去除效果发现，随着SRT的延长，COD去除效率提高，污泥产量下降。邢传宏【16】等根据物料平衡推导了错流式MBR内的生物浓度公式：X=YXSRT【(Ci-Ce)／HRT+(Ci—Cs)／SRT】】，=Z以1+KdSRT)式中：．卜挥发性悬浮物(vss)表示的生物浓度，mg／L,卜真产率系数(包括内源呼吸)；a、Ce、Cr分别表示进水、出水、污泥上清液的COD浓度，rag／L；SRT、HR卜分别表示污泥停留时间、水力停留时间，h；珞嘈通活性污泥生物动力学常数(温度20C时，活性污泥消耗单位质量CODn32扬州大学硕二仁学位论文产生的VSS量)；杨一微生物衰减常数，d～。由公式可见，污泥浓度X不仅与进水水质、HRT、SRT有关，而且与反应器混合液上层清液COD浓度有关，对于判断MBR的运行状况具有一定实用意义。Cicek[17】的研究发现，过长的SRT对微生物的活性不利，因为随着SRT的增加，污泥浓度也增加，到一定程度会导致营养的极度匮乏使微生物大量死亡，释放出大量不可生物降解的细胞残留物，并且微生物细胞内源呼吸加剧而产生大量的难以的溶解性微生物(solublemicrobialproduct，SMP)，从而使出水COD不稳定。由于本次改造以现有设施为基础，生化池(水解．酸化．好氧段)、膜池(好氧MBR段)容积均已固定，水力停留时间(HRT)主要根据水量和出水水质进行调整。调试结果表明，在系统运行相对稳定后，HRT在6--9h之间时，HRT对COD去除无显著影响；当HRT大于9时，出水COD随HRT的延长略有降低，但降低幅度较小。在实际应用中，用MP．MBR工艺处理类似的化工园区综合废水HRT可控制在7~9h。而污泥泥龄一般控制在20天以上。(2)膜的抽吸压力对处理水质和膜污染的影响在MBR稳定运行、出水达标之后，适度调整抽吸压力，对出水水质影响不大，基本上是在初调整一两天内COD、氨氮略有上升，但之后迅速降至合格。通常抽吸压力小有利于污泥培养，从稳定性方面利于减轻膜污染，因此调试采用从小到大调压方式，从20kPa、30kPa至40kPa，每次调整后至膜通量稳定一段时间不变，再进行下一次调整。为了不在改变压力过程中引起活性污泥性状变化而致出水不稳定，系统在每次改变抽吸压力前先加大压力和流量进行空曝气，利用进水的冲击力清洗膜表面，防止造成膜阻力影响。n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工同区综合废水处理中的应用研究3325瓮20∞215主10驾50[、忿矿厶L．Jo霄勺8§心套$审审运行时间／d毋◇图3．5三种抽吸压力下膜过滤阻力变化Figure3-5．ThefiltrationresistancesofmembmneunderthreesuctionDressureS膜选定后，运行方式对膜污染的影响较大。Hongfls]等研究认为，起始操作流量(Initialoperatingflux)或透膜压力(tram—membranepressure，TMP)的增加也会加强胶体颗粒等污染物在膜表面凝胶层中的积累和凝胶层的压实，从而导致起始通量很快下降；同时认为起始TMP对膜的污染比微生物浓度的影响更大【191。许多文献报道，在MBR运行中存在一临界通量，当不超过此值时，膜污染与自清洗处于接近动态平衡的状态，膜通量与压力成正比；一旦超过临界通量值则会发生较严重的污梨20乏¨。郑祥阎等研究也得到控制膜的初始通量有利于控制膜污染和降低能耗。温东辉【231等考察膜面流速与膜透水率的关系时认为，起始时提高膜面流速与膜透水率的关系时认为，起始时提高膜面流速则膜透水率增加，为此要选择合适的膜面流速以控制能耗。‘本项目抽吸压力与膜过滤阻力的关系见图3．5。由图3．5可以看出，20kpa时起始膜通量为11．30L／(m2．h)，在8天内增加膜阻力约48％；30kPa时起始膜通量为11．13L／(m2·h)，在前8天内膜阻力减少27．3％，在后8天增加6．7％；40kPa起始膜通量为l1．48L／(m2·h)，在12天内膜阻力增加82．8％。抽吸压力越大，膜过滤阻力越大，而且上升的速度越快。可见，30kPa虽然达到稳定流量的时间较长，且初始膜通量不大，但膜阻力在一定时间内增加幅度较小，说明比其他条件下更耐污染。经调试运行，确定30kPa夺◇兮心_d(A。kpa)心◇pd(20kpa)◆n34扬州大学硕十学位论文是本系统最经济最耐污染的抽吸压力。而根据同类膜在水处理领域的使用经验，在保持比较合理且相对稳定的膜通量状况下，当抽吸压力达到80kPa时，则说明工程所用的膜的阻力已经达到临晃值、所受污染较重，需要拆下进行恢复性清洗。(3)冲击负荷的影响考察系统运行基本稳定后，精细化工园区综合废水水质因某些企业的运行状况变化产生一定程度的波动，进水COD在470～756mg／L之间，出水COD虽有变化但不很明显，表明一定程度的冲击对系统的有机物去除没有显著影响。刘锐、黄霞124]等采用MBR处理洗浴废水时发现，容积负荷为O．50~1．85kgCOD·(m3·d)～，污泥负荷为0．33～2．02kgCOD·(kgMLSS·d)～，二者虽迸水水质波动较大，但MBR系统出水仍比较稳定。氨氮指标受进水水质影响的幅度大于COD，出水氨氮的变化随冲击负荷的增大而有所增大。顾平【251等的研究表明，出水氨氮的恶化程度与冲击负荷的大小成正比。这一现象可能是由于膜的拦截作用对氨氮的去除没有太大贡献，因此，MBR系统对氮的去除效果主要是受生物反应器处理效果的影响。由于化工园区污水厂严格控制接管废水水质，因此装置进水水质虽有一定幅度波动，但不曾形成对比强烈的冲击负荷变化，故未能考查较高冲击下的COD、氨氮变化情况。3．2．6本节小结采用MP．MBR工艺对该精细化工园区污水处理厂进行提标改造后，在保持化工园区达接管控制标准的综合废水与生活污水以1：1～1．2：1的进水条件下，水解酸化．好氧MBR系统从启动至趋于稳定运行约需28天，系统初始对COD、氨氮等污染物的去除主要靠生化池(水解酸化．好氧)，膜对COD、氨氮的截留作用较小；运行一段时间后，由于膜对污泥的高效截留，污泥浓度显著升高，膜池的好氧生物降解和膜的优越的分离性能一起作用，使出水污染物指标明显改善，达到规定排放标准，运行趋于稳定。经调试，系统保持良好质态运行的主要工艺控制条件和取值范围为：容积负荷在2～4kg／m3·d之间；污泥泥龄在20天以上，总的水力n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工冈区综合废水处理中的应用研究35停留时间(HRT)为36,--,45h，其中生化池HRT24～36h，膜池6"-'9h；生化池污泥浓度取2000"--,3500mg／L，其中好氧部分DO为3"--'5mg／L；膜池实际污泥浓度在5000---,75009／L之间，采取间歇式抽吸出水方式，抽停比为12min开／3min关；确定抽吸压力为30kPa，以保持膜通量，减缓膜污染。3．3第三阶段：稳定运行考核、分析比较阶段经过第一、二阶段的运行后，膜生物反应器整个装置进入稳定运行阶段，第三阶段在第二阶段所获取的工艺运行参数基础上，加强运行管理和适当的调整控制，使设备和生化系统保持良好的运行质态，并稳定运行。3．3．1运行结果及比较分析在l#生化系统采用MBR改造完成后，经过调试优化至稳定运行。在正常运行情况下，出水主要污染物指标COD、NH3-N、TP以及该精细化工园区废水特征污染物指标苯胺类、硝基苯类均达到较为理想的水平，出水SS≤10mg／L，色度均在20倍以下；与2拌系统(采用原有AAO—PACT-1-艺运行)相比，改进效果显著。(1)COD的去除装置COD去除曲线见图3-6。由图3-6可以看出，MP．MBR进入基本稳定运行期间，系统进水COD在360"-"750mg／L之间，l#系统MBR出水COD在40"-'54mg／L之间，COD总去除率稳定达到90％以上；其中生化单元(AAO一膜生物反应器)进水COD在300"-'524mg／L之间，COD去除率达到88％以上。与2#同步运行的AAO．PACTT艺相比，COD去除率平均提高8～10％，改进效果明显。MBR系统出水COD值除个别略有超标外(超标率6％)，其余均达到GBl8918．2002一级A排放标准要求。超标原因与化工废水进水水质COD较高有关，说明化工园区废水中某些难生物降解的有机物即便采用较为先进的MBR工艺仍然不能得到有效去除，有待采取更具针对性的、先进的措施加以解决，这还需要在以后的研究中进行进一步的探索。n扬州大学硕士学位论文fd普趑蛏oU024681012141618202224262830运行时间／d图3-6装置的COD去除曲线Figure3-6．TheplotofCODremovalrateofthesystem(2)氨氮的去除氨氮的去除曲线见图3．7。由图3．7可以看出，调试运行期间，生化系统进水氨氮浓度在17．4"--36．3mg／L之间，出水氨氮为0．508"-'2．52mg／L，氨氮的去除率稳定达到95％以上，高值可达99％。对比同步运行的2#系统(采用AAO．PACT工艺)，氨氮去除率提高了20"--"40％。MBR系统出水氨氮均稳定符合GBl8918．2002一级A标准要求。∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞o咖瑚瑚咖咖垂；垂；伽枷暮；看耋珊瑚伽僦∞。n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究3702468101214161820挖24为柏30运行时间，d图3．7装置的氨氮去除曲线Figure3-7．TheplotofNH3-Nremovalrateofthesystem据分析，MBR对于氨氮的良好去除率与该工程在膜池底部保持适宜的曝气量有关，系统保持池内溶解氧在2mg／L以上。张悍民等口q研究表明，曝气强度增加对氨／氮的去除率也增加。Chiemchaisri等人【27】发现，较低的DO(0．5mg／L)对硝化有明显的抑制作用，当提高到lme=／L时可完全硝化。原因是MBR中SRT较长，F／M(Food／microorganism)值低，形成的絮凝体有利于硝化菌的繁殖和生长；另外溶解氧的增加也会促进硝化菌的繁殖，同时膜的截留作用也使硝化菌聚集，大大加强了氨／氮的去除率。(3)总磷的去除总磷的去除曲线见图3．8。由图3．8可以看出，调试运行期间，通过严格控制，生化系统进水总磷浓度在2．5,-一7．55mg／L之间，经处理出水总磷为0．40～0．495mg／L，总磷的去除率约达80％，比同步运行的2群系统AAO．PACT工艺装置提高5～10％。MBR系统出水总磷浓度基本达到GBl8918．2002一级A标准要求。郭强等㈤通过研究认为，系统对磷的去除主要通过少量的排泥和微生物吸收，MBR排泥量较少，因此，对磷的去除并没有特别的效果。调试期间由于污泥增长、MBR污泥浓度较高，较多的磷∞艏∞弱∞筠∞俘竹5o一『．一暑u-越袋t_lNn扬州大学硕上学位论文被微生物利用，因此达到一定的去除率。10987葛6置遐5爱4山‘321O24810121●1618∞22“2628∞●运行时间，d图3．8装置的总磷去除曲线Figure3-8．TheplotofTPremovalrateofthesystem(4)精细化工园区特征污染物苯胺类的去除苯胺类污染物的去除曲线见图3-9。由图3-9可见，调试运行期间，装置进水苯胺类污染物浓度在3．68"--14．1mg／L之间，出水苯胺类浓度为0．146"-'0．228mg／L，装置对苯胺类污染物的总去除率稳定达到95％以上。比同步运行的2#AAO．PACT工艺装置平均提高8％，出水苯胺类指标均达标。系统对于苯胺类、硝基苯类污染物的去除综合了物化、生化(特别是水解酸化)以及膜分离的共同作用，本次调试监测结果仅是系统整体运行效果的综合分析评价，具体环节的降解速率等有待进一步分析研究。n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究39●●___-●---___-_-_-____●●__-___●_--_●___●___‘●-●_●。_●_--●-_‘_●●●---___-●●●__I‘_-__，---_-，●_。，_-‘，-__。__-_‘●__。--I_’，--_，，_●’--●_●-__‘●。__。-。__--I_●。__。‘●_-_●_●__-_●。‘-●_●-●-_--_●●‘__-。__●一‘-一O246810’2141618202224拍想30图3-9运行时问，d装置对苯胺类污染物去除曲线Figure3-9．Theplotofanilineremovalrateofthesystem(5)特征污染物硝基苯类的去除硝基苯类污染物的去除曲线见图3．10。024681012141618202224262830运行时间，d图3．10装置对硝基苯类污染物去除曲线Figure3-10．TheplotofnitrobenzeneremovalrateofthesystemO987654321O^I-1西暑罄聚餐将O8642O8642O8642O321O^彳1．∞昌稻馨将醐器n扬州大学硕上学位论文由图3．10可见，调试运行期间，装置进水硝基苯类污染物浓度在1．227．4mg／L之间，出水硝基苯类浓度为0．02L"--'0．25mg／L，装置对硝基苯类污染物的总去除率达到85％以上，比同步运行的2#AAO．PACT工艺装置平均提高11％，MBR系统出水硝基苯类指标稳定达标。3．3．2多相组合膜生物反应器改进工艺废水处理情况小结1#系统采用MP．MBR技术改造后，通过污泥接种、驯化和工艺条件优化调试，系统在28天后运行趋于平稳。根据试运行期间的监测结果，出水水质良好，主要污染物指标COD、NH3-N、TP以及特征污染物苯胺类、硝基苯类去除率分别达到90％、95％、80％、95％、85％以上，各指标除COD受化工综合废水进水水质影响偶超标外其余指标日均浓度值均达到GBl8918．2002一级A标准要求。对比采用原有AAO．PACT工艺同步运行的2撑系统，由于MBR高质量的固液分离性能及累积活性污泥的生物降解作用，污染物去除效率明显提高，1群系统对COD、氨氮、总磷、苯胺类、硝基苯类等污染物的去除率分别比2拌装置提高8～10％、20～40％、5—10％、8％、1l％，SS的去除率接近100％，色度均低于20倍，出水水质取得显著改善。与原有AAO+PACT工艺相比，MP．MBR系统总体上具有良好的运行稳定性，试运行期间，进水水质虽产生一定幅度的波动，但仍基本保持出水稳定。调试运行结果表明：水解酸化．好氧膜生物反应器工艺(AAOMBR)对该精细化工园区较难生物降解的综合废水主要污染物COD、NH3．N、硝基苯类、苯胺类等都具有良好的去除效果，出水水质符合GBl8918．2002一级A标准要求，因此，采用多相组合膜生物反应器技术对该精细化工园区污水处理厂现有AAO+PACT工艺进行提标改造是可行的，可以在下一步作较大规模的推广应用。3．4膜污染与膜的清洗再生3．4．1膜污染及控制膜污染是指膜分离过程中混合液中的微粒、胶体颗粒及其他溶质等与膜发生物理化学变化，或因浓差极化现象使某些溶质在膜表面形成的过渡吸附或沉积，造成膜孔变小甚至堵塞、损坏，最终导致膜通量下降及其分离特性发生变化的现象n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究4l【29’捌。在膜分离工艺中，膜污染的发生是必然的，尤其是MBR工艺，膜所分离的对象是大量的含有有机物、无机物及微生物的污泥混合液体，更易发生膜污染。为了保证出水水质和合理的膜通量，以减少膜的使用面积，降低基建费用与运行费用，必须有效控制膜污染，保持较高的膜通量，本次MBR工艺改造主要采取以下几种措施控制和减缓膜污染，保证处理效率和处理规模。(1)优选膜材质本项目采用0．21xm微滤有机膜(PVDF膜)。近年来，由于技术的进步和新材料的应用，PVDF膜材料无论在机械强度和寿命方面都有了很大的提高，国产膜一般提供3年的免费质保，使用寿命可达5年以上。本工程所使用的PVDF膜材料由诺卫公司(NOVO)提供，具有机械强度高、抗氧化性强、耐有机污染好等优点。(2)优化操作条件和操作方式当膜选定后，其物化性质就已经确定，操作方式【3l】对膜污染的影响至关重要。本项目主要采取以下操作以减缓膜污染。①控制初始膜通量，选择并保持合理的相对稳定的工作通量。②保持膜池生物相的良好生长，防止丝状菌的大量产生；同时尽可能使污泥絮体颗粒尽量大，从而使滤饼层有较好的透水；从严控制进水预处理过程石灰、亚铁盐等的用量，减少Ca2+、Fe3+等硫酸盐及硅酸盐等结垢物质所致的无机污染。③在膜块的底部采用大气泡曝气【321产生紊动，使底部气水结合来冲刷膜面并使颗粒脱落，以降低化学清洗膜块的频率。④在调试优化的基础上保持相对稳定的操作条件，同时从严控制化工园区各企业接管废水水质，防止因波动过大和操作条件的经常变化加快膜堵塞、加速膜污染。⑤采用间歇抽吸减少膜阻塞、减缓膜污染。间隙抽吸是指膜的渗透抽洗泵连续运行一定时间(如12min)，停止运行一定时间(如3min)，而此时膜丝的正向空气扫洗鼓风机还在运行，在气泡形成剧烈的气水二相紊流的扰动下，膜丝获得n42扬州大学硕士学位论文足够强度的振动，这将使过滤时沉积在膜丝表面的小量颗粒物脱离膜表面，使膜表面的污染物得到清除。⑥采取适用、有效的清洗措施消除膜污染，恢复膜通量，延长膜的使用寿命。通过以上操作方式的优化，可有效防止、减缓有机和无机物、微生物的堵塞，避免膜过滤阻力的过快增加，从而从运行过程有效控制膜污染，实现系统的长期、稳定运行。3．4．2膜的清洗与再生尽管在MBR的设计和运行中采取了许多措施来缓解与控制膜污染，但在长期运行过程中膜的污染仍不可避免，必须对膜进行一定的清洗来减轻或消除膜污染，恢复膜通量，延长膜的使用寿命。膜清洗可分为物理清洗和化学清洗1331。物理清洗一般指水力清洗与反冲洗，周期比较短。水力清洗可除去中空纤维膜间和膜表面的污染物，减少透水阻力，从而恢复通量【341。反冲洗，即在膜的透水侧施加一个反冲压力来驱动清水反向透过膜，将膜孔内的堵塞物冲洗掉，或使膜表面的沉积层悬浮起来，然后被水流冲走。樊耀波【351等提出采用下式来确定反冲周期：f(t)=(锄-QO／(q+tO式中，9为两次反冲洗之间的总透水量，L；Q6为一次反冲洗的耗水量，通过试验确定，一般为常数，L；f厂为系统透水时间或反冲洗周期，mira，6为反冲洗持续时间，min。他们确定其研究体系的最佳反冲洗周期为30min，反冲时间为30s的运行方式，有效地保持了系统地稳定运行和反冲效果，有利于自动控制。其它物理清洗方式还有电场过滤、脉冲过滤、脉冲电解及电渗析反冲洗等方式，也具有很好的效果1361。当物理清洗不能满足要求时，就需对膜进行化学清洗，但清洗周期比物理清洗要长得多。本工程在运行过程中一是利用间歇抽吸作用清洗，设置抽停比为12min／3min；二是采用正向空气扫洗。在系统过滤时，系统配套的鼓风机同时开启，相应的控制阀门开启，鼓风机曝气对膜丝表面进行吹扫，以防止膜表面颗粒物质的大量沉n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工同区综合废水处理中的应用研究43积；三是加强维护性清洗。每周进行一次膜块的加药化学反冲，称作维护性清洗。当系统运行时，该自动反冲过程对每个膜池分别进行而无需操作人员投入。高强度、高化学抵抗力PVDF膜的发展，使这种频繁的维护性在线清洗成为可能。而工艺自动化使清洗操作变得很简单。维护性在线清洗(Clean．In．Place，cIP)I艺被本工程设计为自动操作程序，而不需要人工干涉。除了上述在运行过程中的短周期清洗外，本工程还设置了恢复性清洗。因为即便采用了以上这些维护性措施，TMP也会缓慢的达到最高值或终止值。一旦达到终止值，各膜块需要从池中取出，进行化学清洗以去除结垢物质，恢复渗透性，该流程称作恢复清洗。根据NOVO公司膜材料应用经验，结合堵塞情况，一般12到24个月进行一次化学清洗。一旦膜块需要清洗，膜块将被拆下并浸泡在清洗罐里。根据垢的类型，可采用不同化学溶剂进行清洗，次氯酸钠用于有机垢，弱酸用于无机垢。经过一段时间的浸泡后，膜的过滤性能得到恢复后，将膜组件重新安装回生产线。本次污水处理工艺改造在设施安装完成后调试运行期刚近6个月，运行状态良好，因此，还未进行膜的恢复清洗。n扬州大学硕士学位论文第四章结论及建议4．1结论(1)通过对江苏省某精细化工园区污水处理厂现有AAOWPACT污水处理装置进行MP，MBR改造和调试运行，结果表明：水解酸化．好氧膜生物反应器技术处理化工园区综合废水可达到良好的处理效果，COD去除率稳定达到90％以上，氨氮、总磷去除率分别达到95％、80％以上，对特征污染物苯胺类、硝基苯类去除率分别达到95％、85％以上，主要出水指标除COD受进水水质影响偶有超标外其它均可稳定符合GBl8918．2002一级A标准要求。(2)与同步运行的2#系统AAO+PACT工艺装置相比，由于MBR高质量的固液分离性能及累积活性污泥的生物降解作用，污染物去除效率明显提高，I#MP．MBR系统对COD、氨氮、总磷、苯胺类、硝基苯类等污染物的去除率分别比2挣装置提高8～10％、20-40％、5～10％、8％、11％，SS去除率更是提高了近80％，出水水质取得显著改善。(3)MP—MBR对废水SS具有优良的截留效果，无论是启动运行期还是经调试后相对稳定的试运行期，对SS的去除率接近100％。(4)调试运行期间，在正常工艺运行条件下，系统运行较为平稳，即使进水水质在一定范围波动，出水水质也比较稳定，说明MP．MBR系统具备良好的抗冲击能力。(5)调试运行结果表明：水解酸化．好氧膜生物反应器工艺(AAOMBR)对该精细化工园区较难生物降解的综合废水主要污染物COD、NH3-N、硝基苯类、苯胺类等都具有良好的去除效果，出水水质符合GBl8918．2002一级A标准要求，因此，采用多相组合膜生物反应器技术对该精细化工园区污水处理厂现有AAO+PACT工艺进行提标改造是可行的，可以在下一步作较大规模的推广应用。n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究454．2建议(1)虽然本次MP．MBR工艺改造使精细化工园区综合废水的处理效果取得了明显改善，但这是在从严控制接管废水浓度和采用生活污水进行适当调节的基础上获得的，因此，在后续的运行管理中仍应加强化工废水的源头控制，确保进水水质符合污水厂纳管标准要求，并保证与生活污水的配比在1：O．8以上，以提高废水可生化性和进水水质的相对稳定。(2)做好膜一生物反应器的启动运行工作。尽量提高接种污泥的浓度，待生物反应器运行基本稳定后再开始膜分离的运行。运行期间注意膜的日常维护，采用间歇抽吸、正向空气扫洗、在线药剂清洗和空曝气等易于操作的手段减缓膜过滤阻力的上升速度，延长稳定运行时间。(3)经运行调试后应保持相对稳定的操作条件，防止因操作条件的经常变化加快膜堵塞、加速膜污染。(4)MBR也存在一定程度的不足：一是系统需氧量高于原有系统；二是膜容易堵塞；三是难生物降解物质和无机盐的积累可造成微生物的毒害和膜污染等，因此，在该技术的应用推广过程中还需在供氧装置、膜组件的形式、膜材料的选择、膜的清洗以及膜寿命的延长等方面进行深入研究，以进一步改善。．(5)在精细化工废水处理中因废水的复杂性、特殊性，部分污染物质确实难以生物降解，应用MP-MBR技术处理虽有显著改善，但仍有其局限性，建议针对含有特殊污染物的废水采取更有效、更先进的工艺或者组合工艺进行处理，如纳米Ti02及光催化氧化技术、电解氧化、尾水消毒处理或者其它先进的前处理技术等，以确保出水稳定达标，实现污染物减排。n扬州大学硕十学位论文参考文献[1】陈金龙，陈群．精细化工清洁生产技术．中国石化出版社，1999，1：1—3．【2】钱汉卿，左宝昌．化工水污染防治技术．中国石化出版社，2004，4(3)：1—5；14—15．【3】邹家庆．工业废水处理技术(精)．化学工业出版社，2003，8(1)：2—8．[4】叶长兵，韩相奎，汤洁，张春利．水解酸化工艺高效性的机理研究．哈尔滨商业大学学报(自然科学版)，2007，23(4)：20-24[5】张忠祥，钱易．废水生物处理新技术．清华大学出版社，2004．【6】6金兆丰，邓慧萍，黄建元等．21世纪的水处理．化学工业出版社，2003．【7】陈林，邵林广．膜生物反应器在废水回用中的应用与发展趋势。广西轻工业．2009．25．3-5．[8】How，Y．Ng，Slawomir．W．H．Membrancebioreactoroperationatshortsolidsretentiontimes：performanceandbiomasscharacteristics[J]．WaterRes，2005，39：981—992【9]MiAeYun，KyungMinYeon，JongSangPark，etalCharacterizationofbiofilmstructureanditeffectonmembranepermeabilityinMBRfordyewastewatertreatment[J]．WaterRes，2006，40：45—52[10】dugoogle．膜生物反应器在我国的研究和应用．中国涂装加工网，2009．3．7【11】国家环保总局．水和废水监测分析方法[M]．北京：中国环境科学出版社，2002．【12】刘锦霞，顾平．膜生物反应器脱氮除磷工艺的研究进展[J]．城市环境与城市生态，2001，14(2)：27—29．【13】张军，王宝贞，张立秋，等．复合淹没式膜生物反应器脱氮除磷效果研究[J]．中国给水排水，2仪旧，16(9)：9-11．[14】李照静，张玉先，范建伟．膜生物反应器在不同阶段下处理城市污水的研究，环境科学与管理，2007，32(11)：77-80[15]BouhabilaEH，AimRB，BuissonH，eta1．Foulingcharacterizationinmembranebioreatctors[J]．SepPurTechmol，2001(22-33)：123-132n殷红兰：多相组合膜生物反应器技术在精细化工园区综合废水处理中的应用研究【16]邢传宏，钱易，孟耀斌，等．错流式膜生物反应器处理生活污水及其生物学研究[J]．环境科学，1997，18(6)：23-26【17]CicekN．Long—termperformanceandcharacterizationofamembranebioreactorinthetreatmentofwastewaterhigh—。molecular—。weightcompounds[D]．DissertationofUniverstityCincinnati，1999．【18]HongSP，BaeTT，TakTM，et盆』．Foulingcontrolinactivatedsludgesubmergedhollowfibermembranebioreactors[J]．Desalination，2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