影响MBR处理效果及膜通量的因素研究

膜生物反应器(MBR)由于使用了膜分离技术，可在HRT较短而SRT很长的工况下运行，延长了废水中难生物降解的大分子有机物在反应器中的停留时间，最终将其去除［1 、2］。目前，国内对MBR处理生活污水的研究较多，而对处理难降解工业废水却少有报导。毛纺印染废水由于含多种染料等难降解有机物，传统生物处理技术对毛纺印染废水的处理效果往往不理想，因此用MBR处理毛纺印染废水的研究具有重要的意义。试验就采用MBR处理 毛纺印染废水时，溶解氧、污泥浓度、污泥负荷、容积负荷和水力停留时间等因素对处理效果的影响以及温度和污泥浓度对膜通量的影响进行了探讨。

1 试验材料与方法

1.1 试验装置与流程 试验在北京某毛纺厂污水站进行。废水经过0.5 mm筛板过滤后进入系统，其工艺流程见图1。其中厌氧池容积为4.5m3，主要作用是通过水解酸化破坏染料等有机物的分子结 构以利进一步降解；曝气池容积为3.0m3，曝气量控制在8～15m3/h。膜材料为聚丙烯氰(PAN)中空纤维超滤膜，截留相对分子质量为5×104，膜总面积为12m2。

1.2 分析项目与方法 试验分析项目有pH值、温度、MLSS、DO、NH3-N、COD、色度、浊度等，测定方法均采用《水和废水监测分析方法》(第3版)的标准方法。1.3 原水水质及运行参数 原水水质与运行参数如表1、2所示。

2 结果与讨论

2.1 处理效果 系统出水水质的平均值见表3。

经MBR处理后水质良好，COD、BOD5、浊度都很低，出水虽有一定色度，但已达到或优于建设部生活杂用水水质标准(CJ 25.1—89)，可直接作为城市园林绿化、洒水、扫除、消防等用水。2.2 影响MBR处理效果的因素2.2.1 溶解氧(DO) DO对COD去除效果的影响见图2。

试验结果表明:当DO＞1 mg/L时对COD有良好的去除效果,其去除率可达90%以上,且DO再增加对COD的去除效果不再有明显影响。在短期缺氧条件下，即DO在0.5～1 mg/L时系统也能获得较好的去除效率。但是严重缺氧时间较长，如DO＜0.5 mg /L时膜出水会出现异味，

2.2.3 COD污泥负荷和容积负荷 MBR的污泥负荷与容积负荷的变化见图4、5。

由于MBR出水水质稳定，所以其动力学参数COD污泥负荷和容积负荷随进、出水的COD 浓度变化而变化，MBR中COD容积负荷、COD污泥负荷的变化分别为0.83～2.45 kg/(m3·d)、0.568～5.85 kg/(kg·d)。在系统运行初期MLSS仅为0.32 g/L， 污泥负荷高达3.71 kg/(kg·d)，系统出水COD在15～45 mg/L之间，对COD的平均去除率达90%左右。

当HRT在5.5～8 h时，HRT对COD的去除效果无明显的影响；当HRT＞8 h时, 出水COD浓度随HRT的延长略有降低。在实际工程设计中，用膜生物反应器处理毛纺废水或类似废水，HRT可控制在6～9 h。2.3 影响膜通量的因素2.3.1 温度 水温对膜通量的影响见表4。

表4 水温对膜通量的影响

水温直接影响有机膜的孔径、膜的阻力和污水的粘度，从而影响膜通量。一些MBR小试研究表明：在一定的温度范围与压力条件下，温度每升高1 ℃，膜通量增加1%～2%［3］。本研究却发现，随着运行时间的延长、膜污染的增加、污泥在膜面的沉积以及凝胶层的增厚，水温升高后并没有发现膜通量有相应明显增加的现象；但对膜组件进行化学清洗后，发现水温的升高会引起膜通量明显增加。分析这一现象可能的原因是：污泥在膜表面的沉积以及凝胶层的增厚导致膜过滤阻力的增加，降低了温度对膜通量的影响。2.3.2 污泥浓度(MLSS) 污泥浓度的增加往往伴随着混合液粘滞度、溶解性有机物及惰性物质

从图7可以看出，当污泥浓度＜3.0 g/L并且膜面流速较高时，污泥浓度对膜通量没有显著影响。

3 结论

① 采用MBR工艺处理毛纺印染废水能得到优质而稳定的出水：COD为20.2 mg/L 、BOD5为1.6 mg/L、浊度为0.51 NTU、色度为25 倍，完全符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准》(CJ 25.1—89)。 ② 溶解氧是影响处理效果的一个关键因素，污泥浓度、污泥负荷、容积负荷和水力停留时间等因素对处理效果的影响不明显。 ③ 随着运行时间的延长、膜污染的增加，温度对膜通量的影响降低。 ④ 当污泥浓度较低且膜面流速较高时，污泥浓度对膜通量没有显著影响。