MBR法在化学合成类制药废水处理中的应用研究 23页

ＭＢＲ法在化学合成类制药废水处理中的应用研究摘要：随着制药废水新标准的出台，传统的生物处理工艺已经不能满足药企的要求。以膜分离技术代替二沉池的反应器—MBR膜生物反应器引起了人们的重视。本文主要对江苏某制药股份有限公司的污水处理站所用的一体式膜生物反应器进行有关工艺运行参数、膜污染控制的研究。通过对温度、DO、MLSS、Ns(污泥负荷)等进行分析，发现传统处理工艺中的有关经验参数不能完全适用于MBR膜生物反应器；通过观察MLSS与膜压的变化，发现MLSS与膜压之间存在正相关关系。所以认为：虽然膜生物反应器内可以有很高的污泥浓度，但是为了降低膜压减缓膜污染速度，MBR膜生物反应器应该定期进行脱泥。关键词：MBR膜生物反应器，MLSS，膜压，膜污染MBRinthechemicalsynthesisofpharmaceuticalwastewatertreatmentapplicationAbstract:Withtheintroductionofnewstandardsforpharmaceuticalwaste,thetraditionalbiologicaltreatmentprocessescannotmeettherequirementsofpharmaceuticalcompanies.Timetoreplacethemembraneseparationreactorsecondarysedimentationtank-MBRMembraneBioreactorattractedattention.ThispapermainlysunnyJiangsuChiaTaiPharmaceuticalCo.,Ltd.sewagetreatmentplantusedinsubmergedmembranebioreactorfortheprocessoperatingparameters,membranefoulingcontrolstudy.Ontemperature,DO,MLSS,Ns(sludgeloading)wereanalyzedandfoundthatthetraditionaltreatmentprocessoftheempiricalparameterscannotbefullyapplicabletotheMBRmembranebioreactor;byobservingthechangeofMLSSandthemembranepressureandfoundthatMLSSandthemembranepositivecorrelationbetweenpressure.Sothat:Althoughthemembranebioreactorcanhaveahighsludgeconcentration,butslowtoreducethepressuremembranefoulingrate,MBRshouldbeperiodicallyoffmud.Keywords:MBRmembranebioreactor,MLSS,filmpressure,membranefoulingn目录前言…………………………………………………………………………………………………1第一章．绪论………………………………………………………………………………………31.1进水水质…………………………………………………………………………………………31.1.1制药废水的来源和组成………………………………………………………………………31.1.2化学合成类制药废水的特点…………………………………………………………………31.1.3进水水质指标与标准出水水质指标…………………………………………………………31.2工艺流程的选择…………………………………………………………………………………41.2.1工艺流程简介…………………………………………………………………………………51.2.2工艺图…………………………………………………………………………………………6第二章．膜生物反应器的运行参数控制…………………………………………………………62.1温度………………………………………………………………………………………………62.2pH值的影响与调控………………………………………………………………………………72.3最佳溶解氧的选择……………………………………………………………………………82.4MBR膜生物反应器中活性污泥性能参数………………………………………………………82.4.1污泥浓度……………………………………………………………………………………82.4.2污泥沉降比（SV）……………………………………………………………………………92.4.3污泥体积指数（SVI）………………………………………………………………………102.4.4污泥龄………………………………………………………………………………………10第三章．MBR膜生物反应器设计概要………………………………………………………………103.1膜级膜组件概要………………………………………………………………………………103.2设计基准………………………………………………………………………………………123.2.1原水条件……………………………………………………………………………………123.2.2预处理………………………………………………………………………………………123.2.3MBR生物反应槽设计…………………………………………………………………………133.2.4活性污泥条件………………………………………………………………………………133.2.5水槽内膜的配置……………………………………………………………………………133.2.6吸引方法……………………………………………………………………………………153.2.7曝气量………………………………………………………………………………………163.3膜组件安装……………………………………………………………………………………163.4吸引泵及周边设备……………………………………………………………………………16第四章．膜污染的控制……………………………………………………………………………174.1导致膜污染的因素……………………………………………………………………………17n4.2膜清洗…………………………………………………………………………………………17结论………………………………………………………………………………………………18参考文献……………………………………………………………………………………………19致谢………………………………………………………………………………………………20n前言众所周之，制药是用来治病救人的，但是有许多制药企业为了追求暴利忽视了企业排放的污水对周围环境造成的破坏以及对周围居民健康构成的威胁。随着近些年来环境污染的加重，社会各界的重视以及新闻媒体的不断曝光，国家出台了许多专门针对制药企业的污染物排放标准，提高了药企的准入门槛，加大了对污染物处理不达标企业的处罚力度。最新的国家标准要求制药企业污水处理出水化学需氧量CODcr<120mg/l。这表明制药企业要想长期的生存就必须加大环保投入，尤其是加大对污水处理的投入。传统的化学合成类制药废水处理方法主要有物化法，包括气浮、混凝、吸附、氨吹脱、电离、离子交换等；化学法，包括铁碳法、化学氧化还原法、深度氧化技术等；生化法，包括活性污泥法、AB法、接触氧化法、CASS法等。但是化学合成类制药废水药的不稳定性、难生化降解性，加之新标准的出台，使得传统的污水处理工艺已经难以满足制药企业的需求。这时膜生物反应器(MembraneBioreactor,简称MBR)引起了人们的关注。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。膜分离技术最早应用于微生物发酵工业，随着膜材料和制膜技术的发展，其应用领域不断扩大，已经涉及到化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品、石油化工和污水处理等多个领域。MBR法据有对污染物的去除率高、具有较大的灵活性和实用性、解决了剩余污泥处置难的问题、以膜分离代替二沉池减少土建投资等诸多优点。我国对膜生物反应器的研究虽然起步较晚,但发展速度很快。1991年,芩运华对膜生物反应器的应用进行了综述,介绍了MBR在日本的研究状况,这是我国学者对膜生物反应器做的较早的报道。随后,江成璋等人进行了中空纤维超滤膜在生物技术中的应用研究。1995年,樊耀波将MBR用于石油化工污水净化的研究,研制出一套实验室规模的好氧分离式MBR。　　从1995年以来,我国对膜生物反应器污水处理技术的研究工作开始全面展开,多家科研院所进行了此方面的研究,清华大学、哈尔滨工业大学、中国科学院生态环境研究中心、天津大学、同济大学等对膜生物反应器的运行特性、膜通量的影响因素、膜污染的防止与清洗等方面做了大量细致的研究工作。2000年,顾平采用国产中空纤维膜对生活污水做了中试规模的MBR研究,结果表明：MBR工艺出水悬浮物为零,细菌总数优于饮用水标准,COD和氨氮的去除率都高于95%,出水可直接回用。2001年,张立秋等对一体式MBR处理生活污水的主要设计参数HRT、SRT等进行了理论推导,为实际工程设计提供了参考,并对膜堵塞机理进行了深入研究探讨,提出了膜内部生物堵塞的存在。20n　　虽然,我国在MBR技术的研究探讨方面取得了显著的成绩,但是同日本、英国、美国等国家相比,我国的研究试验水平还比较落后,由于国产膜组件的种类较少,膜质量较差,寿命通常较短,因此在实际应用中存在一定的问题。MBR法在污水处理领域多用于小型生活污水处理以及中水回用等方面，而用于工业污水处理的还比较少。本次顶岗实习所在企业江苏某制药股份有限公司的污水处理工艺中用到了MBR膜生物反应器。在为期5个月的实习中我熟悉了公司污水处理站的工艺流程，可以独自运行整套设备，并且具有初步处理突发事件的能力。由于在学校时并没有接触过MBR法，所以我利用休息时间查找了相关资料，同时我还和同事一道展开了MBR法在化学合成类制药废水处理中的应用研究。经过四个月的运行经验总结、对各项化验数据的分析以及和上海厂家的讨论交流，已使我们对MBR膜生物反应器有了较为全面的认识。本文主要对江苏某制药股份有限公司的污水处理站所用的一体式膜生物反应器进行有关工艺运行参数、膜污染控制、MBR膜生物反应器的设计等进行初步的研究。通过对温度、pH值、溶解氧（DO）等水质因素的分析，以及对MLSS、SV、SVI、F/M、污泥龄等活性污泥性能指标的研究，发现MBR法与传统的活性污泥法的差别，经过不间断的监测得出最佳运行参数；通过与上海厂家的交流探讨加上平时的运行观察初步总结出MBR法设计注意事项；经过两次对膜的清洗找出了膜污染的影响因素，总结出控制膜污染的方法。20n第一章．绪论1.1进水水质1.1.1制药废水的来源和组成江苏某制药股份有限公司是一家主营化学合成类药物的制药企业，旗下的某原料药公司主要为总公司提供各类原料药、药物中间体、半成品等。目前主要有羟乙基淀粉、甘草、阿德、培南等四个系列产品。经过连续两个星期的监测（分析各车间排水的CODCr、BOD5），已经能确定废水的来源和组成情况。详细的水质指标见下表（表1）表1.污水来源和组成序号名称Q（m3/d)%COD（mg/L）%BOD（mg/L）%1羟乙基淀粉超滤水3615.5210,90017.51,1204.552羟乙基淀粉洗住水9641.381500.64150.163甘草系列5.72.46260,00066.08126,00081.024阿德系列10.43210,0009.3659,0006.665培南类0.50.22188,0004.1985,0004.796设备清洗水52.1610,0002.235,0002.827地面清洗水52.1600008纯化水废水82.835.690000总计232100100平均966738211.1.2化学合成类制药废水的特点（1）高COD，化学合成类制药废水中有机物含量非常高，平均CODCr在5000mg/L以上。（2）水质稳定性差，进水水质波动性大，进水CODCr在2000mg/L—15000mg/L范围类经常性变化。（3）可生化性较差，虽然进水COD较高但是BOD却比较低，导致生化性不好。许多半成品药有杀菌作用，这也给生物处理增大了难度。值得注意的是，从2009年11月到2010年4月五个月期间，发生了两次因半成品药进入污水而导致的污泥中毒事件。1.1.3进水水质指标与标准出水水质指标2008年8月1日由国家环保部发布的《化学合成类制药工业水污染物排放标准》—GB21904-2008开始实施。20n新标准大大提高了制药企业的准入门槛，尤其是对新建企业影响最大。所以企业不得不选择更加先进的污水处理工艺以达到标准排放值。通过本公司污水水质指标与达标排放水质指标对比，不难看出化药废水是比较难处理的。详细对比指标见下表（表2）表2.进水水质指标与达标指标对比单位mg/L除（pH值、色度）各项水质指标设计进水水质标准排放水质pH3—76—9化学需氧量CODCr2000—15000120（100）五日生化需氧量BOD52000—400025（20）氨氮（以N计）10025（20）总磷101色度10050悬浮物1500501.2工艺流程选择1.2.1工艺流程简介根据公司污水水质以及排放标准，污水处理站采用：混凝气浮＋水解酸化＋MBR膜生物反应器的处理工艺。具体可分为物化处理、生物处理、膜分离三个阶段。见图1进水↓中和↓混凝↓絮凝↓气浮↓水解酸化↓MBR膜生物反应器↓出水图1.工艺流程简图20n（1）物化处理，物化处理阶段采用：中和、混凝、絮凝沉淀、气浮四个处理过程以达到稳定污水pH值、减少污水中悬浮物和乳化油的目的。由于污水中含有大量冰醋酸，使得进水pH≤5.6所以需对其进行酸碱中和。物化处理的第一道工序就是向pH调节槽中加入NaOH,使进水pH维持在7-9范围类，以便后期的生物处理顺利进行。物化处理的第二道处理工序是混凝，因为污水的SS较高需要加入混凝剂进行混凝，本工艺中使用的混凝剂是PAC（聚合氯化铝）。第三道处理工序是气浮，这是物化处理阶段最核心的部分。这里采用的是部分回流溶气气浮法。通过气浮大大减少了原水中乳化油的含量，从而减小了对后期生物处理的危害同时也减慢了膜污染速度。本工艺使用的部分回流溶气气浮法简图如下（图2）图2.部分回流溶气气浮法（2）生物处理，生化处理阶段采用：水解酸化、MBR膜生物反应器两个处理过程。通过物化处理的污水进入水解酸化池，经过厌氧、兼性厌氧微生物的分解作用使得大分子有机物降解成小分子有机物，提高了污水的可生化性为下一步的好氧生物处理进一步的扫清了障碍。MBR膜生物反应器使用活性污泥法加膜分离技术，通过好氧微生物进一步降解小分子有机物。（3）膜分离，本工艺使用聚乙烯中空纤维膜组件。1.2.2工艺图（图3）20n图3.污水处理站工艺图1-原水泵，2-搅拌机，3-中间水槽提升泵，4-脉冲罐，5-SUR334系列膜组件，6-污泥回流泵，7-剩余污泥泵，8-搅拌风机，9-鼓风机A，10-鼓风机B，11-鼓风机C第二章．膜生物反应器的运行参数控制2.1温度温度是生物处理中的重要影响因素，尤其是对北方污水处理而言冬天控制最低水温的好坏直接关系着出水水质的好坏。微生物的种类不同生长温度不同，各种微生物的总体生长温度范围是0～80℃.微生物生长速度最快时的温度叫最适生长温度；微生物生长最慢时的温度叫最低生长温度；微生物能够存活的上限温度叫最高温度。根据适应的温度范围，微生物可分为低温性、中温性、高温性三类。低温性微生物的生长温度为20℃以下，中温性微生物的生长温度为20～45℃，高温性微生物的生长温度在45℃以上。好氧生物处理以中温为主，微生物的最适生长温度为20～37℃.厌氧微生物对温度变化的适应性要比好氧微生物差。20n在最低生长温度至最适生长温度之间，温度升高，微生物酶活性增强，代谢速度加快，微生物生长速度也随之加快，COD去除率提高。在最适生长温度上限至最高生长温度之间，温度升高酶活性逐渐降低，微生物生长速度逐渐减慢，生物处理效率下降。当温度超过最高生长温度时，微生物因蛋白质变性而死亡，酶失去活性是不可逆转的改变。低温不会使微生物死亡，但其活性显著下降，处理效率降低。这中改变是可逆转的，一旦温度升高，便迅速恢复活性。水温的变化不能太快，否则，微生物不能适应而丧失活性。一般情况下，一日内温度的波动不宜超过±5℃。所以，在生物处理时要控制适宜的水温并保持稳定。通过对水温和COD的连续17天监测可以发现水温变化和COD去除率之间的关系，见图4图4.水温变化对COD去除率的影响　　本次监测开始于2009年11月1日，从图中可以看出1号到6号水温都在20℃以上。对COD的去除率高达93%以上。6号下午开始有冷空气过境，由于没有采用任何保温措施，曝气池水温不断下降，到13号水温达到最低13.8℃。而COD去除率从9号开始显著下降，也就是当水温低于18.6℃时COD去除率开始较大幅度下降最低时只有81.8%。这时出水水质已经恶化，达不到排放标准。为了提高生化处理的水温从14号开始在水解酸化池中通入蒸汽。随着水温的回升COD去除率也逐渐升高，当水温超过18.5℃时，COD去除率超过了90.5%。这时出水水质可以达到排放标准。所以，可以初步得出结论本工艺中生物处理的水温最低应控制在18.5℃以上。通过研究还发现，好氧微生物对温度变化的缓冲能力要强于厌氧微生物。因此水解酸化池更应该注意保温。2.2pH值的影响与调控pH值的变化主要20n影响微生物酶的电离形式，进而影响酶的催化性能，所以pH值是影响污水处理效果的重要因素。不同的微生物有不同的pH值适应范围。好氧生物处理的适宜pH＝6.5～8.5，厌氧生物处理的适宜pH＝6.7～7.4。在生物处理过程中应该保持适宜的pH值，否则，微生物的酶活性下降或者丧失将直接导致生物处理的失败。本工艺中进水pH小于5.6，因此需要加碱中和。将NaOH溶解在加药房的NaOH溶解槽中，通过加药泵将碱加入到中和槽和混凝槽。在中和槽和混凝槽中分别装有pH探头，通过PLC制动控制加碱量。2.3最佳溶解氧的选择溶解氧（以下简称DO）是生物处理中较难调控的运行参数。DO随着水温的提高而降低，所以夏季进入曝气池的风量要比冬季大。在传统的活性污泥法中曝气池的DO在2～3mg/L，而由于MBR膜生物反应器中污泥浓度很高，本工艺中MLSS能达到8mg/L是一般处理方法的两倍。所以应使曝气池中的溶解氧维持在较高水平。但是过高的DO会导致活性污泥菌胶团解体，使得污泥沉降性差、污泥老化加剧，同时能耗也大幅增加。这时需要选择一个比较合适的溶解氧范围。通过连续两个月的运行观察，三个曝气池中DO分别为：MBR1＝3.5～4.5mg/L、MBR2＝3.5～4.0mg/L、MBR3＝2.8～3.8mg/L时既能保证优良的出水水质同时还不会造成污泥老化和能源浪费。污水处理站设有专门的风机房，如图3所示共有四台罗茨鼓风机，三台主风机和一台搅拌风机。由于单台鼓风机风量过大，设计时把剩余风量通入调节池，而没有在风机上加装变频器。这直接导致了调节池中泡沫经常出现飞溅和满池现象，给运行管理带来了很多麻烦。目前我们正在和厂家联系，希望能够改进输气工艺。2.4MBR膜生物反应器中活性污泥性能参数2.4.1污泥浓度污泥浓度指单位体积混合液含有的悬浮固体量（MLSS）或挥发性悬浮固体量（MLVSS），单位为mg/L或g/L。在普通的活性污泥曝气池中，一般控制MLSS＝3～4g/L。而在MBR法中MLSS最高可以达到15g/L。虽然MBR法提高了MLSS值，可以缩小生物反应器容积，降低污泥负荷，提高处理效率。但是MLSS的提高意味着SRT（固体停留时间）的增加，要求有更高的氧传递速率，因为对于每一种曝气设备，超出了它合理的氧传递范围，其充氧动力效率将明显下降，同时MLSS值的提高还会增大混合液粘滞度，降低膜通量，进而影响出水水质。根据膜过滤凝胶极化模型，当过滤达到稳态时，膜表面污泥浓度达到临界值而不再变化，即J＝klg(X8PX)(1)20n式中J—膜通量m3/㎡.dX8—膜表面污泥浓度mg/LX—混合液污泥浓度（近似MLSS值）mg/LK—传质系数m3/㎡.d无论是分置式还是淹没式膜生物反应器，膜通量J与污泥浓度X的对数均成负线性相关关系，但系数相差较大。如膜材质为聚乙烯的膜生物反应器，其J＝-182lgX＋8.68（2）虽然较高的MLSS能减小MBR的体积，延长污泥龄，有利于系统中硝化细菌的生长，但过高的MLSS对于MBR正常运行是不利的，在运行时应根据具体的水质、膜组件及膜生物反应器处理能力探求合理的MLSS值。一般处理低浓度污水宜控制较低的污泥浓度，以尽量提高膜通量；而处理高浓度污水宜控制较高的污泥浓度，以尽量增大有机物去除能力。但由于MBR处理污水的整体效应明显好于传统的活性污泥法，所以MBR中活性污泥浓度要高于传统活性污泥法。多数MBR的MLSS值在5～15g/L。根据式（2）推算我们适宜的MLSS值是5.8～7.5g/L。当MLSS超过7.5g/L就需要进行脱泥。而由于从去年11月到今年3月发生了两次污泥中毒，导致MBR反应器中MLSS一直维持在5g/L以下的较低水平，因此没有脱泥。但是因为长时间不脱泥，使得反应器内灰分、难容性无机物含量大大增加，吸附在膜表面导致了膜压的急剧上升。因此可见MBR膜生物反应器可以有较高的污泥浓度但是为了减缓膜污染速度，保持膜通量，也应该进行定期脱泥。2.4.2污泥沉降比（SV）污泥沉降比指活性污泥混合液静置沉淀30分钟，所得污泥层体积与原混合液体积之比（%），即：污泥沉降比＝（3）混合液沉淀30分钟所得污泥层的密度接近最大密度，所以30分钟的沉降比近似等于完全沉淀时的沉降比。沉降比的大小同污泥沉淀性能和污泥浓度有关，但相关性比较复杂。MLSS相同的混合液，污泥沉降比越大，说明絮体越松散，污泥沉淀性能不佳；污泥沉淀性能相同的混合液，污泥沉降比越大，污泥浓度就越大。所以，对于特定的活性污泥处理系统，可以用沉降比表示混合液的污泥浓度，并以此控制污泥回流量和剩余污泥排放量。在传统的活性污泥法中沉降比为15%～30%。在本工艺中污泥沉静比SV30可以达到45%～60%。而实际监测时发现虽然MLSS＜5g/L，但是SV3020n却高达75%以上。经过分析发现，曝气量长时间维持在高水平导致污泥结构松散、沉降性差。同时较长时间不脱泥也会使得污泥沉降比偏高。2.4.3污泥体积指数（SVI）污泥体积指数简称污泥指数（SI），是指曝气池混合液静置沉淀30分钟所得污泥层中，单位质量的干污泥所据有的体积，单位为mL/g。如果知道SV和MLSS，便可求出SVI。在MBR反应器中SVI值可以维持在120～200，本工艺中由于SV值偏高所以SVI也较大。2.4.4污泥龄活性污泥系统正常运行的重要条件之一是必须保持曝气池内稳定的污泥量。活性污泥反应的结果，使曝气池内污泥量增加。此外，在污泥增长的同时，伴随着微生物的老化和死亡，若不及时排出就会导致活性下降。所以，每天必须从系统中排出与增长量相同的活性污泥量，即剩余污泥，以保持污泥量和活性的稳定。有机负荷和MLSS保持稳定时SRT就相对稳定，所以污泥浓度与SRT存在着内在的联系。由于膜分离截留了所有污泥延长了污泥龄，降低了污泥产率，提高了容积消化及有机物去除能力。随着污泥龄的延长，其出水水质波动变化不大。但是污泥龄越大，微生物被循环的次数就会越多，失活的可能行越大，使MLVSS/MLSS下降。为了提高污泥活性，需定期适量排泥，以减轻膜负荷。具体的污泥龄值大小对MBR的处理产生的影响暂时还不能得出，还需要进一步的研究探讨。第三章．MBR膜生物反应器设计概要3.1膜及膜组件概要中空纤维膜组件“SUR334系列”为浸渍式膜组件，用于膜分离活性污泥法处理污水。（1）膜片（见图5）采用日本三菱（RAYON）公司生产的膜片，其规格如下表3.膜规格膜型号SUR334LA膜材质聚乙烯膜特性疏水性（亲水化处理）膜孔径0.4um膜外径540um膜内径360um膜有效面积3㎡膜间距460㎜膜有效长度405㎜膜片高度1035㎜使用温度40℃以下20n（2）膜组件膜组件由膜支架（SUS制）），集水管（ABS制）），膜片构成。（见图）每个标准膜组件由40片膜组成，膜组件面积为120㎡（3㎡／片×40片）。如表6所示：表6.膜组件膜数量膜面积膜组件尺寸重量（干重）重量（含水、污泥）3m2/片×40120m2846×614×106255kg100kg也可根据水量组装为30片或20片一组。（3）膜的排列处理生活污水及一般食品污水时，膜片间隔18mm；但处理高浓度工业废水时，膜片不是全部间隔18mm插入，而是结合其用途采用中间拿掉1片膜的方式。排列方式分：IIIIII，II0II0，I0I0I0。中间拿掉1片膜后，除了考虑强度问题外，还需要将集水管的口堵上，防止从缝隙处漏气。现采用ABS隔板插入集水管部的方法。图五.A（334LA膜）图五.B（34LA*40片膜组件）3.2设计基准20n3.2.1原水条件适用于能够利用活性污泥法处理的污水。原水中应该去除有机物与通常的活性污泥法一样被微生物分解，再通过活性污泥槽中设置的膜，分离处理水和污泥（凝聚体）。当原水为工业污水或其他高浓度污水，溶解有微生物很难降解的高分子有机物时，有时需要在减轻膜的负荷方面下功夫，或者需要判断膜分离活性污泥法是否适用。1-1.油成分动植物油：50mg/L以下矿物油：3mg/L以下①一般情况下，精密过滤膜上附有油脂成分（动植物油）时，油脂成分会覆盖膜表面，从而有可能堵塞微细孔，因此原水最好不要含有过多油脂成分。设计原水基准时，n-Hex值（正己烷提取物质）超过50mg/L的情况下，需进行加压气浮、隔油等预处理，调整到50mg/L以下。②对于植物油等，能够利用活性污泥进行分解的时候，因可以维持很高的MLSS浓度，其影响可以得到一定程度的控制。但是，n-Hex值超过50mg/l时，油脂成分附着到膜表面并扩展，过滤通量可能降低，建议进行预处理。③含有矿物油的情况下，有可能对膜产生更恶劣的影响。此时，进行预处理使n-Hex值降到3mg/l以下后，再使用膜分离活性污泥法。1-2.消泡剂①运转初期，膜分离槽的污泥起泡时，有时需加入消泡剂。此时，需使用高级乙醇系列消泡剂。②硅胶系列消泡剂被吸附到膜表面，会加快膜间差压的上升，使膜堵塞。此时，即使用药液清洗也很难恢复差压，需要更换膜。1-3.其他①溶解在原水中的未被处理的有机物或未凝聚的絮凝剂吸附在膜表面时，会加快膜堵塞，妨碍稳定运转。②使用消泡剂进行消泡时不可使用硅类消泡剂，要使用乙醇类消泡剂，否则膜易堵塞。处理工业污水时要判断是否可以通过活性污泥法处理，是否会使膜压差急剧上升，膜压差上升后是否可以恢复。3.2.2预处理膜分离活性污泥法预处理的目的是用来除去可能给膜带来损伤的大的固态物，尤其是生活排水中包含的大量细小纤维屑、毛发等微小纤维状物质。通常在供给原水的阶段，设置开孔2mm以下（建议为1mm）的转筒格栅作为微细孔格栅，或者设置上搔型格栅，进行原水的预处理。20n①尤其当原水包含生活系统排水的情况下，务必进行预处理。②工业系统排水的情况下，包含这种固态物和纤维状物质时，为了稳定运转请务必设置这种装置，进行预处理。③原水为工业系统排水的情况下，需要事先进行充分的运转确认。根据原水的特性，有时需要进行中和处理和凝聚沉淀分离处理等的预处理。3.2.3MBR生物反应槽设计处理槽容量：按停留时间和BOD溶剂负荷分别计算，取最大值。一般处理生活污水时，停留时间在4.8小时以上，BOD容积负荷：1.2㎏/m3.d。当处理其他高浓度有机废水时，需要经过实验确定各参数。要求脱氮除磷时，除了考虑BOD外，还要考虑脱氮除磷的停留时间。3.2.4活性污泥条件4-1.MLSS建议适用范围：5000～12000mg/L（最低：3000mg/L、最高：15000mg/L）采用膜分离活性污泥法，是用膜来进行固液分离，与通常的沉淀法不同，MLSS能够保持高浓度。通常MLSS浓度在3000～15000mg/l的范围内运转。MLSS浓度的超过15000mg/l或低于3000mg/l时，膜的压差会急剧上升。最好在5000～6000mg/L。当试运转时，接种污泥的MLSS浓度低于3000mg/L时，在正常运转之前，可以通过下面的操作来提高污泥浓度。（1）膜过滤通量的设定比通常低（0.1m3/（㎡.d）以下）（2）沉降分离后，利用水泵排除上清液。4-2.生物处理（1）温度，用一般的活性污泥法进行生物处理时，为达到良好的处理效果，曝气池内的水温最好保持在15～35℃以内。（2）活性污泥生长状况不良或MLSS值偏离最佳值时（训化污泥时等），未降解的有机物在过滤时吸附在膜表面，时膜孔堵塞加快膜压上升。此时，应把膜过滤通量设定得比通常低（0.1m3/(㎡.d)以下），减轻膜的负荷后运转。用活性污泥进行生物处理顺利与否是膜稳定运转的必要条件。膜过滤前要先确认通过活性污泥进行生物处理是否处于良好的运转状态。（3）要按照标准过滤通量再次运转时，要先确认活性污泥的生物处理是否恢复到了良好的稳定运转状态。3.2.5水槽内膜的配置5-1.旋回流在膜分离活性污泥法中，利用生物处理所必需的供给微生物氧的曝气形成旋回流，同时行膜清洗。20n部件中，向曝气池中供给的空气直接吹气到膜上，摇动膜进行清洗的同时，利用曝气形成的活性污泥流进行清洗。①膜下部产生的曝气，在膜组件内部发生上气流。使用上气流和空气气泡来清洗膜。②在膜部形成上气流很关键，因此必须确保与上气流相均衡的下气流区域。③这样，形成均匀的上气流和下气流，并在曝气槽内形成大的旋回流，这是稳定运转所必需的条件。5-2.平面布局膜组件的平面布局尽可能位于曝气槽内的中央，并确保前后、左右有足够的空间。平面配置可以按下图所示设计。图六.膜组件平面布局图5-3.断面布局一般来说，目的是为了确保形成均匀的旋回流空间，断面上的配置可以按下图所示设计。图七.膜组件断面布局图20n3.2.6吸引方法6-1.过滤通量的设定①处理生活污水时，过滤通量的标准值为0.25m3/(㎡.d)。②当处理高浓度食品排水或难分解排水时透过流量要相应降低，防止膜孔堵塞。伴随着运转的继续，膜的差压上升。对差压变动的监视是运转管理的关键。③这里显示的过滤通量为日平均值。实际上，由于要进行如后所示的间歇吸引，过滤时，瞬间的过滤通量会比此值大。6-2.过滤泵的设定（1）使用MBR膜活性污泥法时，过滤时的吸引配置管中的吸引压力通常为5～30KPa左右。因此，通常使用自吸式泵。（2）在吸引泵的排出侧设置定流量阀，通过自控流量使吸引泵的流量一定并进行定流量过滤。吸引泵选定为自吸式时，容易确保吸引压力。另外，运转停止后，再次进行运转时，能够容易排出配管中的空气。6-3.间歇式吸引的设定膜间歇运转：9分钟工作，3分钟停止，每天运转时间为18小时。20n绝对不可以进行连续不间断吸引（即手动吸引），否则将直接影响膜的使用寿命。3.2.7曝气量每个膜组件清洗时需要的空气量：600L/min，最大不超过1000L/min。当生物处理所需的空气量小于600L/min，要按此风量计算。但当原水BOD高的情况下，生物处理所需的空气量不较大时，膜组件的下部按清洗膜所需的空气量进行曝气，剩余的空气量在尽可能不妨碍回旋流的场所曝气。有时需要在膜分离池以外，另设曝气池。3.3膜组件安装在池内制作好膜导轨后，将曝气组件，膜组件依次放入导轨中。为了防止空气扩散，膜组件四周按照挡板。空气扩散部分高度为300㎜和600㎜，根据水深不同，通过其组合可以达到900㎜、1200㎜、1500㎜。膜组件配套部件如下表表7.配套部件表曝气装置AK型曝气头或PVC穿孔管空气管材质SGP，SUS吸引管材质SUS，耐压胶管膜组件固定押棒（防止膜组件上浮）挡板标准：FRP，高1100㎜导轨尺寸标准：SUS，内尺寸638×865上部开口800×11003.4吸引泵及周边设备吸引泵选定为自吸式泵。运转停止后，再次进行运转时，能够容易排出配管中的空气。在吸引泵的排出侧设置调整阀，通过调整阀使吸引泵的流量为标准值。采用间歇吸引方式（工作9分钟，停止3分钟）。如果连续吸引，膜表面会堆积污泥的凝聚体和微粒子，并加快膜压上升。无论任何故障导致供给膜清洗用空气的鼓风机停止时，都必须停止过滤。若在此状态下继续过滤时，压差会很快上升导致膜堵塞，严重影响膜的使用寿命。间歇吸引运转过程中停止吸引时，根据虹吸和重力过滤等原理，有时会进行过滤。此时，失去设置停止时间的意义，压差的上升加快，为了在停止时完全停止过滤水的流动，需要在过滤水排出管设置单向阀。20n吸引泵入口安装真空表，通过真空表判断膜的堵塞情况。一般工作压力：-0.03～-0.06MPa。当压力超过初始压力0.03MPa时需要对膜进行清洗。第四章．膜污染的控制4.1导致膜污染的因素（1）水质因素原水中含有大量微小悬浮物、乳化油、难容性无机物等都会导致膜污染。控制方法：加强原水的SS、油类物质监测，通过混凝、絮凝沉淀去除悬浮物，通过气浮、隔油去除油类物质。（2）活性污泥活性污泥方面主要有污泥浓度（MLSS）、污泥颗粒构成状况、污泥膨胀等。MLSS过高会使膜压急剧升高，所以应该在保证出水水质的前提下控制污泥浓度，一般当MBR反应器中MLSS≥6.5mg/L时即需要进行脱泥。在进水COD低的情况下应尽量保持低MLSS，以提高膜通量。运行过程中曝气量过大会使得菌胶团解体，容易堵塞膜孔造成膜污染，所以控制适宜的曝气量显得比普通活性污泥法更为重要。（3）膜负荷过高连续不间断的吸引、过高的膜通量都会导致膜污染加剧。运行过程中应该采用间歇式吸引的方法。4.2膜清洗使用膜分离活性污泥法时，为了进行长期的稳定运转，药品清洗不可缺少。药品清洗分为管道在线清洗和系统外浸渍清洗2种。（1）管道并列清洗是指把膜组件浸渍到活性污泥槽中的状态下，从处理水管把规定的药液反向流到膜的原水侧，分解附着在膜表面上的有机物等，恢复膜间差压的方法。此时，应当事先停止过滤以及曝气。管道并列清洗中使用的药品一般如下所示。药液：次氯酸钠有效氯浓度：5000mg/L药液量：平均膜表面积0.25L/㎡＋配管内部容量（2）系统外浸渍清洗指从活性污泥槽中取出膜组件，在装满有规定药液的其它清洗槽内浸渍一定时间，分解附着到膜表面的有机物等，恢复膜间压差的方法。作为系统外浸渍清洗装置，需要浸渍清洗槽、膜组件取出用设备（提升机等）、高压水清洗设备（可以使用自来水）、各药液槽等。此法教常用。一般是先碱洗，后酸洗。但因膜污染情况（排水种类不同），也可以只用碱洗。具体应根据实际情况而定。对本污水站来说，膜污染交严重需要酸碱并用。用于系统外浸渍清洗的药品如下：①碱洗药液：次氯酸钠和氢氧化钠混合液。混合液中有效氯浓度：1000mg/L，氢氧化钠水溶液：1～3%。药液量：能浸没膜组件的量。20n②酸清洗：采用通常的药品清洗，压差恢复不是很理想时，考虑到金属盐、金属微粒以及无机凝结剂等引起的膜孔堵塞，采用酸洗效果会更好。药液主要有，盐酸：1.8～3.7%；乙二酸：1～3%；柠檬酸：1～3%。浸渍时间：2～15小时如果让中空纤维膜在低pH值的情况下与诸如次氯酸钠等氧化剂接触的话，中空纤维膜的材料聚乙烯会氧化、老化，中空纤维膜的强度迅速降低。在系统外浸渍清洗时，为了避免这种情形的产生，事先要把膜组件用水充分清洗。另外，同时采用酸清洗和次氯酸钠清洗时，在酸清洗与次氯酸钠清洗之间，也要进行充分的水洗。酸和次氯酸钠混合时，有产生有毒气体的危险，要小心。结论经过连续五个月的运行研究，可以初步得出结论：MBR法适用于成分复杂、高COD的化学制药类废水的处理。同时通过认真的监测、化验、分析，得出了本工艺的各项最佳运行参数。它们分别是最低水温18.5℃；最佳溶解氧3.5～4.5mg/L；MLSS5.8～6.5mg/L；SVI120～200。通过对MBR法设计的初步研究，得出了许多设计参数。通过两次对膜的清洗发现水质不佳、活性污泥结构不好、膜负荷过高都容易造成膜污染，并且总结了管道在线清洗和系统外浸渍清洗2种洗膜方法。由于对MBR法接触时间较短，加之对其进行的许多研究都还处于试验阶段，个人能力也有限，文章中可能存在许多不足之处。但是我们有理由相信，有着传统活性污泥法所没有的处理效果和运行优点的MBR膜生物反应器，在污水处理领域的应用将会更加宽广。参考文献[1]周凤霞，白京生.环境微生物[M].北京：化学工业出版社，2008.20n[2]赵庆良，任南琪.水污染控制工程[M].北京：化学工业出版社，2008.[3]王爱民，张云新.环保设备及应用[M].北京：化学工业出版社，2008.[4]王英健，杨永红.环境监测[M].北京：化学工业出版社，2008.[5]梅丽，杨平.膜生物反应器在制药废水处理的研究进展[C].四川：四川大学出版社，2004.[6]徐静，徐高田.污泥特性对膜生物反应器处理工业污水效果的影响分析[C].上海：上海大学出版社，2009.[7]封莉，张立秋，马放等.膜堵塞机理研究与膜助力测定[J].环境工程，2002.[8]刘贯一.超滤膜作载体的生物接触氧化工艺研究[J].中国给排水，2009.[9]孙进.正大华凌污水水质分析[R].上海：上海荏原环保有限公司，2009.[10]GB21904-2008.化学合成类制药工业水污染物排放标准[S].[11]王建梅，王桂芝.工业分析[M].北京：化学工业出版社，2004.[12]姚云先，刘军.水环境监测[M].北京：化学工业出版社，2008.致谢20n本论文是在江苏正大天晴制药股份有限公司张传峰老师以及南京化工职业技术学院钟飞老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，钟老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。三年多来，钟老师以及环境教研室的所有老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向钟老师以及环境教研室的所有老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢公司的领导们，是你们给我提供了本次实习的机会，让我有幸能够接触到先进的污水处理工艺。同时，我也向在本次实习以及课题研究中给我提供无私帮助的同事们表示衷心的感谢。在本次课题研究中来自上海荏原环保有限公司的刘工程师和唐工程师也给了我很大的帮助，我也真心的感谢他们。    在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培氧我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!20