食品工业废水处理中混合液悬浮固体浓度对膜生物反应器... 7页

万方数据研究与摆讨V01．2＆m．05,2007食品工业废水处理巾薯黧一豢液悬浮固体浓度对膜生物反应器效率的影响研究楼菊青(浙江工商大学食品、生物与环境工程学院，浙江杭州310035)摘要：研究了在处理食品工业废水时，混合液悬浮固体的浓度(MLSS)对正在运行的膜生物反应器的影响。膜生物反应器主要由活性污泥和中空纤维微滤膜组成。两个实验过程分别在低MLSS浓度和高MLSS浓度情况下进行。由悬浮固体(99．95％)、浊度(NTU)(99．34％)和CoDcr(95．4％)的去除率可知，低MLSS浓度的实验过程达到了更高的处理效果。用MBR处理食品工业废水，出水水质稳定。关薯调：膜生物反应器，MLSS，食品工业废水Abstract：TheeffectsofmixedIiquorsuspendedsolid(MLSS)concentrations0nmembranebioreactorefficiencyfortreat’mentoffoodindustrywastewaterwerestudied．Themembranebioreactorwasmainlymadeupofanactivatedsludgereactorandmicrofiltrationhollow_fibermembraneTwoexperimentaproceduresCOnsisting0fIOWandhighMLSSconcentratiOnsweresetupTheprocessatlowMLSSconcentrationsprovidedahigherdegreeoftreatmentintermsofsuspendedsolid(99．95％)andturbidity(99．34％)andCODcr(95．4％)removals．TheMBRcouldkeeptheeffluentqualitystableKeywords=membranebioreactor；MLSS；foodindustrywastewater中图分类号：TS209文献标识码：A文章编号：1002—0306(2007)05—0091～04膜生物反应器(membranebioreactor，简称MBR)，是由膜分离和生物处理结合而成的一种新型、高效的污水处理技术。MBR使用超滤或微滤膜使反应器中活性污泥保持更高的活性111。MBR系统可以用来处理CoDor浓度在100-40000mg／L之间各种类型的废zkr,l。曾有研究表明【3]，在高的污泥浓度中，MBR中的膜更容易堵塞；而另有报导说高的污泥浓度在某些情况下将不容易产生膜污染【4】。然而，Hong等人曾经阐述了在某些操作情况下，MLSS的浓度与膜污染并没有直接关系嘲。本实验重点研究膜生物反应器在处收稿日期：2006一11一13作者简介：楼菊青(1973一)。女，讲师，硕士，主要从事水处理方面的教学和科研工作。理食品工业废水时，MLSS浓度对反应器处理效率的影响，为膜生物反应器在工程应用中提供依据。1材料与方法1．1材料与设备废水、活性污泥取自杭州某食品厂废水处理站。废水的特性见表1。表1废水的特性表压实验装置见图1。暴气器抽吸泵膜生物反应图1实验装置出水该充满活性污泥的膜生物反应器的体积约为20L，在其中浸没着水平放置的微滤膜。膜的特性见表2。抽吸泵的工作压力为0．23bar。表2膜的特性中空纤维特性长度(ram)宽度(mm)膜面积(m2)孔径(斗m)12040O．50．41．2实验步骤实验分别在低MLSs浓度(4215—5208mg／L)和高MLSS浓度(6256-9785mg／L)，污泥负荷均为0．3kgBODs／(kgMLSS·d)，膜组件水平放置，水力停留时间(HRT)为18h的情况下进行。△口日比、、，，n万方数据n万方数据讲究与段讨10000r(a)一卜。．_。．_’’+++◆◆+◆_．p1000r乏+进水魁100r”4。出水爱10壬m∞m**。mm4mu黼嘞。。。。0L‘。‘。。。。’‘‘“。“‘。。“。。⋯‘’4“’。“‘’。一13579ll1315时间(d)／一、o日Z一魁是，^、喘曼赵蛏蛙囤灶啪时间(d)图4进出水浊度(a)低MLSS浓度；(b)高MLSS浓度10000曹1000赵避100世景10哟0时间(d)I3579ll1315时间(d)图5进出水悬浮固体浓度(a)低MLSS浓度；(b)高MISS浓度由图5可见，在低MLSS浓度情况下，进水的悬浮固体浓度从1975-2085mg／L减少到了lO-18mg／L，满足我国污水综合排放标准(GB8978-1996)中的一级标准；在高MLSS浓度中，进水的悬浮固体浓度为1957-208lmg／L，在经过MBR处理后，下降到了18—28mg／L，满足我国污水综合排放标准(GB8978-1996)中的二级标准。在低和高MISS浓度情况下，悬浮固体的去除率平均分别为99．95％和98．88％。2．5CODcr及BOD5讹z．28，Ⅳo．05，2007在稳定运行期间，CODcr的进、出水浓度见图6。1200，、1000奄800i600吕400o2000毫曼昌暑U13579111315时间(d)图6进出水CODcr浓度(a)低MLSS浓度；(b)高MLSS浓度根据进、出水的CODcr浓度可知，MBR具有较强的有机污染物去除能力，当平均进水浓度为1000mg／L时，在低MLSS浓度中和高MLSS浓度中的CODcr平均去除率分别为95．4％和94．3％，且在低MLSS浓度中，出水CODcr小于60mg／L，达到我国污水综合排放标准(GB8978—1996)中的一级标准。由于食品废水的可生化性很好，而且反应器的HRT较长，所以反应器出水的BOD，较低，当反应器进水BOD5为521-743mg／L时，平均出水BODs低于15mg／L，且运行期间，出水水质稳定。3结论3．1MLSS浓度会影响MBR的去除率，随着MLSS浓度的增加，膜通量下降，浊度和悬浮固体的去除率在低MLSS浓度中显得略高。3．2用MBR处理食品工业废水，浊度、悬浮固体浓度、CODcr、BODs平均去除率分别稳定在98％、98％、94％、98％以上。3．3用MBR处理食品工业废水，性能稳定，出水水质好，平均进水浓度为1000mg／L时，出水CODcr小于60mg／L，达到我国污水综合排放标准(GB8978～1996)中的一级标准。参考文献：[1]刘颖，高艳玲，吕立宏，等．MBR技术在污水处理中的应用[J]．沈阳大学学报，2006，18(2)：70—72．【2]蒋波，王丽萍，华素兰，等．MBR膜污染形成机理及控制【J】．(下转第97页)匝匠垂多～敝一{=}{一一㈤一一n万方数据酶寅与璨澍对照样分别降低了47．35％、6．06％、17．68％和25．70％(P≤G。05>。超声疆射霹在较短时闺处理后就骥照提高了膜的机械性能和阻湿性能，同珂寸具有透明均匀的良好外观。综合考虑，本实验条件下频率20kHz，功率800W超声辐射处理2min得到的膜往能最健。参考文献：【ljSNSwain，SMBiswal，PKNanda，PadmaLNayak．BiodegradableSoy-BasedPlastics：OpportunitiesandChallenges【J]．JournalofPolymersandtheEnvironment，2004，12：35—41．【2】KiMyongKim，CurtisLWelter，MilfordAHanna，AristipposGennadios，HeatCuringofSoyProteinFilmsatSelectedTemperaturesandPressures[J】．Lebensm-Wissu—Technol，2002，35：140—145．f3】MyoungsukLee，SeheeLee，KyungBinSong+Effectof-1一irradiationonthephysicocherr“calpropertiesofsoyproteinisolatefilms[J]．RadiationPhysicsandChemistry，2005，72：35—40．洋】KayaS，KayaA．Microwavedryingeffectsonpropertiesofwheyproteinisolateediblefilms[J]．JournalofFoodEngineering，2000，43：91—96．≯j学会敏，马中苏，阉革华，等．璇滚的离蕊处理对大豆分离蛋白膜眭能的影响fj】．食品科学，2004，25：49—52．【6]ShiyiOu，YongWang，ShuzeTang，CaihuanHuang，MichaelGJackson．Roleofferulicacidinpreparingediblefilmsfromsoyproteinisolate[j]．JournalofFoodEngineering,2005，70：205—210．[7】JongWRhim，AristipposGennadios，CurtisLWeller，MilfordAHanna．Sodiumdodecylsulfatetreatmentimprovespropertiesofeastfilmsfromsoyproteinisolate[J]，IndustrialCropsV01．2&．No．05,2007andProducts，2002，15：199—205．}8{Heroandez—MunozP，VillalobosR，ChirattA．Effectofcross-linkingusingaldehydesofpropertiesofgluteninrichfilms叭FoodHydrocolloids，2004，18：403—411．f9】LarreC，DessermeJ，BarbotJ，GueguenJ．Propertiesofdeamidatedglutenfilmsenzymaticallycross-linked(珏AgricultureandFoodChemistry，2000，48：5444～5449．【10】Chuan-HeTang,YanJiang,Qi-BiaoWen，Xiao-QuanYang，嚣f强ctoftransglutaminasetreatmenttofthepropertiesofeastfilmsofsoyproteinisolate朝．JournalofBiotechnology，2005，120：296-307．【ll】康字杰，欧仕益，黎明庆，多糖和交联剡在制备可食性大露分离蛋袁黢中鼹互尊效应霹完器】．申强洚疆，20泓，29：58-62．【121LauraFernandez,MartaCebrianM，eta1．Effectoftheunsaturationdegreeandconcentrationoffattyacidsontheproperties萌帮疆一basedfilms[J]．EurFoodResTechnol。2006,24：31～37．【13】郭新华．大豆分离嚣白与小麦商筋蛋白共混的可食性复合包装膜研究【J]．包装工程，2006，27：45～48．【14l寒建蘧，翅建军。怒声波技拳在食茹捡溺中的应臻【羽．食品与发酵工业，1998，24(5)：52-58．[15]熊犍，冯凌凌，叶君．超声作用对玉米类胡萝1’素提取的影响团．华尚理工大学学报，2006，34(3)：82-85．【lq熊犍，宋臻善．超声波技术在油耱工业中疑应用酷】‘食潞工业科技，2006(8)：194—196．【17]GueguenJ，VirobenG，NoireauxP，SubiradeM．Influenceofplasticizersandtreantmentsonthepropertiesoffilmsfrompeaproteins[J]．IndustrialCrop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生活杂用水排放标准。因此有必要在接下来的工作中通过中试研究对该组合工艺进行验证。3.学位论文马密霞膜生物反应器处理生活污水的特性及膜清洗试验研究2002膜生物反应器是目前一种新兴的水处理技术.在应用膜生物反应器处理不同的废水时,需要探索不同的运行条件.此外,由于目前膜造价较高,导致系统运行费用较高.因此,需要研究提高膜通量的各种技术措施.开展膜生物反应器的研究,对于提高水处理效益具有十分重要的意义.论文采用自行设计的膜生物反应器处理混合生活污水,并对膜的清洗进行了系统研究.首先,用人工配制的生活污水在厌氧、好氧交替工艺中培养了活性污泥,并考察了污泥的性能,为污泥的培养提供了理论指导;其次,研究了膜生物反应器处理生活污水的运行条件,如污泥浓度、温度、曝气量等;最后,通过对膜的污染与清洗的试验研究,探讨了影响膜通量的因素及膜清洗的效果,为应用膜生物反应器处理生活污水这一新兴技术提供了理论指导.4.期刊论文谢元华.徐成海.朱彤.XIEYuan-hua.XUCheng-hai.ZHUTong金属膜生物反应器处理生活污水膜污染的影响因素-环境科学研究2009,22(4)采用浸没式平板金属膜生物反应器处理模拟生活污水,考察好氧与缺氧/好氧(anoxic/oxic,A/O)2种运行模式下ρ(MLSS)和污泥粒径分布对膜过滤性能的影响及膜过滤阻力的组成.结果表明,对于好氧膜生物反应器,存在一个能获得良好膜过滤性能的ρ(MLSS)范围;好氧模式下膜过滤阻力主要为滤饼层阻力,且滤饼层能通过在线药洗或机械清洗较好地去除,系统在膜通量为0.80～1.00m3,(m2·d)下未进行离线药洗连续运行115d.A/O模式下膜过滤阻力主要为内部阻力;A/O循环导致污泥破碎解体,产生大量微小粒子,在膜孔内形成吸附和堵塞,使膜过滤性能急剧下降,为维持系统运行,A/O阶段将膜通量从1.00m3,(m2·d)降至0.50m3/(m2·d),并进行了15次膜清洗.5.学位论文白玲浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的研究2008厌氧膜生物反应器(AnaerobicMembraneBioreactor，AnMBR)是一种处理高浓度有机废水的有效方法，已成为国外如WERF(WaterEnvironmentalResearchFoundation)等协会研究的重点之一。浸没式MBR由于能耗低、过膜压差(TMP)低和小的占地面积而得到了广泛的应用。但AnMBR的运行方式目前在国内外几乎以外置式为主。是因为浸没式AnMBR的膜污染控制始终无法真正有效地得以解决，而限制了它的应用。因此为了控制、解决浸没式AnMBR中的膜污染问题，我们研发了一套浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器(SubmergedDouble-shaftRotaryAnaerobicMembraneBioreactor，SDRAnMBR)。系统内装填平板超滤膜，内置的旋转膜组件采用双轴同向旋转，由膜旋转形成的湍流可削弱膜表面的浓差极化及凝胶层的形成，从而有效地控制膜污染，使膜污染降低到最低程度。可将浸没式厌氧膜生物反应器的概念进行真正意义上的落实。我们利用开发的SDRAnMBR处理模拟啤酒废水，系统研究了SDRAnMBR的启动特性、处理啤酒废水的运行效能、膜污染性能及膜污染机理，主要研究成果如下：(1)设计开发了一套SDRAnMBR系统，容器容积120L。有效容积100L，内置的双轴旋转平板超滤膜组件的最大膜面积2.4m2，双轴旋转最大速度500rpm，最高的平均剪切流速理论值为4.4m/s，满足了一般料液的处理要求。适合用来处理高悬浮物含量、中高浓度的料液。双轴旋转膜组件是本系统的关键和创新部分。(2)由SDRAnMBR的动力学特性的理论分析表明：双轴旋转膜组件在AnMBR中动力学流场中，会产生均匀化效应、交错振动效应和三相旋转流效应。由于他们的协同作用，强化了旋转流的剪切、紊动、振动和传质特性。阻止了复合涡流的产生，降低了渗透反压，可解决单轴旋转膜组件存在的问题。在一定程度上可实现提高膜面流速、降低浓差极化层厚度和渗透液主体浓度以及膜内外的渗透阻力，从而能最大限度降低浓差极化，提高了渗透通量。(3)SDRAnMBR具有良好的启动特性。与常规厌氧生物反应器的启动试验研究对比表明：SDRAnMBR启动速度快，仅用了26天；耐冲击负荷能力强：COD去除率高于常规厌氧生物反应器，稳定在92％以上，约高10％；反应器运行稳定，未发生酸化现象；且出水挥发酸(VFA)和出水的碱度可以在较大的范围变动而不会发生酸化现象。出水碱度为1200～2600mg/L，出水VFA在200～600mg/L范围内，出水碱度/VFA在3.5～6.5之间。而常规厌氧生物反应器则易发生酸化现象，反应器运行稳定性较差。建议直接采用膜生物反应器启动厌氧反应器。(4)SDRAnMBR对啤酒废水有着好的处理效果，负荷提高快，有机物去除率高，系统的耐冲击负荷的能力强，而且运行非常稳定。在正常运行期间，进水COD在2900～5200mg/L，容积负荷为4.97～12.48kgCOD/m3.d，COD的去除率平均为95.15％。膜的截留作用和三相旋转流的共同作用，加强了在高污泥浓度(MLSS)和高负荷下运行时的混合和传质，从而强化了浸没式AnMBR在高MLSS和容积负荷下运行的稳定性和出水水质。(5)SDRAnMBR具有良好的抗膜污染性能。其运行特点为，在一定HRT、MLSS浓度、膜旋转速度下，系统膜通量和TMP不变，能长期稳定运行。此试验条件下最佳操作参数为：水力停留时间(HRT)为10h，容积负荷(10.52～12.09kgCOD/m3.d)，MLSS(18～19.5g/L)，膜旋转速度为150rpm.膜通量(30.75～31.31L/m2.h)，TMP(12～13kPa)。由此可见，采用SDRAnMBR处理废水，能大幅度减轻浸没式AnMBR在高MLSS和高容积负荷下运行的膜污染，实现了在较低膜旋转速度、较短的HRT、较大的容积负荷、较大的MLSS、较大的膜通量和低TMP下的浸没式AnMBR的长期稳定运行。(6)SDRAnMBR中良好动力学特性(均匀化效应、交错振动效应、三相旋转流效应)、膜的截留作用和厌氧颗粒污泥的协同作用的结果，能大大减轻由剪切力过大对污泥活性的影响，并提高了污泥活性；抑制了胞外聚合物(EPS)在污泥混合液中由于MLSS增大而造成的快速积累，同时也抑制了污泥粘度的快速增大。使之能在一定MLSS和污泥粘度范围内膜过滤阻力保持不变。从而大幅度减缓了膜污染。并使之能在较高的MLSS(18～19.5g/L)、较高的EPS浓度(50.9～63.9mg/gMLSS)、较小的污泥颗粒粒径(4.00～36.54μm)和较大的污泥粘度(6.6～7.5mPa-s)时稳定运行。进一步说明SDRAnMBR强化了膜组件的抗污染性能。(7)提出了SDRAnMBR的膜污染机理。一是膜污染阻力占总阻力的89.68％。其中外部阻力(即浓差极化阻力和泥饼阻力之和)是膜污染的主要成部分，占到总阻力的76.34％。膜本身阻力和内部阻力与外部阻力相比所占比例较小，分别占总阻力的10.32％和13.34％。因此污染阻力主要是由泥饼层引起的，整个过滤过程以泥饼层控制为主。经过146天的运行，膜表面泥饼层仍然较薄而且松散，膜污染速率缓慢，膜污染较轻，过滤阻力随时间的增大的速率非常缓慢，并在一定膜转速下，过滤阻力保持不变。证实了本MBR系统能有效地减小浓差极化和避免污泥颗粒在膜表面的沉积，有效控制膜污染；二是在SDRAnMBR运行的146天里，只发生了阶段1(短时间快速TMP上升)和阶段2(长期慢速的TMP呈线性上升)，阶段3(突然的快速的TMP上升)未发生。即把阶段l的膜污染限定在了更短的时间范围内(40min);大幅度延长了阶段2的操作时间，并使会导致过滤无法继续的阶段3未发生。达到了MBR可持续操作的要求。总体来说，SDRAnMBR能最大限度减轻和控制浸没式AnMBR的膜污染，使之能够在低污染情况下和高负荷下长期稳定运行，并保持稳定的运行通量；可较长期的运行而不需清洗，使能耗大幅度降低；成功地解决了浸没式AnMBR膜污染控制存在的问题，使之成为高效、稳定的厌氧MBR系统。证实了对SDRAnMBR动力学特性的理论分析，具有良好的应用前景。6.期刊论文宋志伟.张芙蓉.SONGZhiwei.ZHANGFurong污泥浓度对膜生物反应器处理焦化废水的影响-黑龙江科技学院学报2009,19(6)为提高膜生物反应器对焦化废水的处理效果,在不同污泥质量浓度条件下进行膜生物反应器处理焦化废水实验,分析污泥质量浓度对污染物去除效果及膜污染的影响.结果表明:污泥质量浓度为4000mg/L左右时处理效果最佳,出水酚类质量浓度为5.88mg/L,去除率达98.39%;NH3-N的质量浓度维持在15mg/L,去除率为87%;COD的出水质量浓度为31mg/L,去除率达到98.4%.污泥质量浓度在3000～5000mg/L时,膜通量变化幅度较小,6000mg/L时膜通量急剧下降.7.期刊论文王宏杰.董文艺.白微.李伟光.杨跃.WANGHong-jie.DONGWen-yi.BAIWei.LIWei-guang.YANGYue泥水预分离MBR膜污染缓减效能研究-环境科学2009,30(7)通过长期运行实验,进行了泥水预分离膜生物反应器(sludge/waterpre-separationmembranebioreactor,S/W-MBR)与传统淹没式膜生物反应器(submergedmembranebioreactor,SMBR)对比研究,考察了污泥浓度、胞外聚合物含量(extraceUularpolymericsubstances,EPS)及过膜阻力(trans-nmembranepressure,TMP)随运行时间的变化规律及其对膜污染的缓减作用.结果表明,S/W-MBR与SMBR生物区的污泥浓度基本一致,而S/W-MBR膜区的污泥浓度较SMBR有显著降低.两者生物区的EPS含量均随运行时间的延长而增加,而S/W-MBR膜区的单位质量污泥的EPS含量始终保持在15mg/g左右的较低水平.S/W-MBR比SMBR具有更好的缓减膜污染能力,在近90d的连续运行过程中,前者的膜组件仅需清洗2次,后者的膜组件清洗了5次.8.期刊论文张科杰.邢国平.张云霞污泥浓度对膜生物反应器运行效果的影响分析-环境保护科学2004,30(1)考察了膜生物反应器处理洗浴废水时,污泥浓度对出水水质及膜通量的影响.结果表明,尽管试验中污泥沉降性能较差,但当污泥浓度大于2300mg/L时,出水仍能达到<城市污水再生利用城市杂用水水质标准>(GB/T18920-2002);出水COD随污泥浓度升高而降低;膜通量与污泥浓度的对数值呈线性关系.由于处理效果和膜通量两方面的因素,对于本试验中的原水,MLSS的适宜范围为2300～5000mg/L.9.期刊论文香杰新.蔡勋江.范洪波.吕斯濠复合菌剂用于膜生物反应器的污泥减量试验研究-水处理技术2009,35(12)将复合菌技术与膜生物反应器结合处理校园生活废水,考察其污泥减量的效果.试验结果表明,反应器内MLSS的质量浓度由投加微生物前的9000mg·L~(-1)降到了投加后的5000mg·L~(-1),MLSS降低了44.4%,MLVSS同MLSS的变化基本一致;m(MLVSS)/m(MLSS)的变化不是很大,投加微生物后的m(MLVSS)/m(MLSS)较没投加前的平均0.83略有提高;而对COD、NH_4~+-N、TP的平均去除率分别由未投加时的93.78%,78.38%、75.56%增大到96.03%、88.25%、84.79%,所有指标都有所提高.研究表明,利用膜生物反应器(MBR)对泥水高效分离的特点,通过投加复合菌剂,抑制了不利菌和"无用菌"的生长,改善污泥性能和代谢活性,可以在实现MBR污泥零排放的同时,提高系统的去污能力.10.期刊论文由昆.傅金祥.琚冉.朱志峰.周伟伟.李欣.YOUKun.FUJinxiang.JURan.ZHUZhifeng.ZHOUWeiei.LIXinMBR中MLSS的变化对处理效果的影响-沈阳建筑大学学报（自然科学版）2006,22(5)目的研究MLSS的变化对MBR的生物处理效果和膜污染的影响,从处理效果和处理能力上综合考虑,找出最适宜的污泥质量浓度范围.为实际应用提供实验依据.方法采用动态连续进水连续出水,调节适当的pH值、在常温条件下,研究了MLSS的变化对有机物、NH3-N和TN的去除效果以及对膜污染的影响.结果经过70d的运行,污泥质量浓度从实验初期的2.428g/L增加到5.2g/LMLSS在3.927～5.2g/L之间时,上清液COD、NH3-N和TN的平均去除率分别达到87.76%、90.82%和67.54%;出水COD、NH3-N和TN的去除率达到95.85%、97.38%和81.86%.MLSS和膜过滤阻力之间存在一定的相关性.随着污泥质量浓度的增大,膜过滤阻力增大.结论MLSS为4～5g/L,去除效果良好,系统运行稳定.本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_spgykj200705022.aspx授权使用：凤元杰(wfjxxy)，授权号：291d9c2d-bec9-49a7-9a41-9e500165d833下载时间：2010年12月18日