隨著我國經濟的發(fā)展和人民生活水平的日益提高,作為規(guī)?;?、專門面向個人、賓館、企業(yè)等提供服裝、家居用品洗滌服務的洗衣店或洗衣公司大批涌現(xiàn)。這些公司洗衣量大,用水和廢水排放多。而洗衣廢水中含有大量的表面活性劑,表面活性劑不僅分解需要消耗水中的溶解氧,而且含有富營養(yǎng)物質,不經處理直接排放會破壞水生態(tài)環(huán)境,尤其是影響水生動植物的生長與繁殖。此外,面對城市水資源的短缺以及建設節(jié)水型社會,對洗衣行業(yè)的廢水進行處理與回用非常必要?,F(xiàn)如今用MBR膜工藝處理可達到洗滌污水直排標準!
二、布草洗滌污水的特點及危害
洗衣廢水包括洗滌廢水、清洗廢水和脫水廢水。各洗衣廢水的水質特點:
1洗滌廢水中含有大量短纖維和洗衣粉泡沫,COD值較高,較渾濁;
2清洗廢水量大,有少量泡沫,所含懸浮物較少,COD值較小,較透明;
3脫水廢水量小,水質略好于清洗廢水。
在污水處理,水資源再利用領域,MBR又稱膜生物反應器(Membrane Bio-Reactor),是一種由活性污泥法與
MBR膜圖片
膜分離技術相結合的新型水處理技術。膜的種類繁多,按分離機理進行分類,有反應膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質分類,有**膜(生物膜)和合成膜(**膜和無機膜);按膜的結構型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。
膜- 生物反應器主要由膜分離組件及生物反應器兩部分組成。通常提到的膜 - 生物反應器實際上是三類反應器的總稱: ① 曝氣膜 - 生物反應器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ; ② 萃取膜 - 生物反應器( ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR ); ③ 固液分離型膜 - 生物反應器( Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR, 簡稱 MBR )。
曝氣膜
曝氣膜 -生物反應器較早見于 Cote.P 等 1988年報道,采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜),以板式或中空纖維式組件,在保持氣體分壓**泡點( Bubble Point)情況下,可實現(xiàn)向生物反應器的無泡曝氣。該工藝的特點是提高了接觸時間和傳氧效率,有利于曝氣工藝的控制,不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時間的因素的影響。如圖 [1] 所示。
萃取膜
萃取膜 - 生物反應器 又稱為 EMBR (Extractive Membrane Bioreactor)。因為高酸堿度或對生物有毒物質的存在,某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理;當廢水中含揮發(fā)性有毒物質時,若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程,污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā),發(fā)生氣提現(xiàn)象,不僅處理效果很不穩(wěn)定,還會造成大氣污染。為了解決這些技術難題,英國學者 Livingston研究開發(fā)了 EMB 。廢水與活性污泥被膜隔開來,廢水在膜內流動,而含某種專性細菌的活性污泥在膜外流動,廢水與微生物不直接接觸,**污染物可以選擇性透過膜被另一側的微生物降解。由于萃取膜兩側的生物反應器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨立,各單元水流相互影響不大,生物反應器中營養(yǎng)物質和微生物生存條件不受廢水水質的影響,使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運行條件如 HRT 和 SRT 可分別控制在較優(yōu)的范圍,維持較大的污染物降解速率。
固液分離型膜
固液分離型膜 - 生物反應器是在水處理領域中研究得較為廣泛深入的一類膜 -生物反應器,是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術。在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術中,泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的,其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能,沉降性越好,泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況,改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件,這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求,曝氣池的污泥不能維持較高濃度,一般在 1.5~3.5g/L左右,從而限制了生化反應速率。
水力停留時間( HRT )與污泥齡( SRT)相互依賴,提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運行過程中還產生了大量的剩余污泥,其處置費用占污水處理廠運行費用的 25% ~40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象,出水中含有懸浮固體,出水水質惡化。
針對上述問題, MBR將膜分離技術與傳統(tǒng)生物處理技術**結合,MBR實現(xiàn)污泥停留時間和水力停留時間的分離,大大提高了固液分離效率,并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中*菌 (特別是優(yōu)勢菌群 ) 的出現(xiàn),提高了生化反應速率。同時,通過降低 F/M比減少剩余污泥產生量(甚至為零),從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多**問題。
以下討論的均為固液分離型膜 - 生物反應器。 根據膜組件和生物反應器的組合方式,可將 膜 - 生物反應器 分為分置式、一體式以及復合式三種基本類型 。
分置式膜 - 生物反應器把膜組件和生物反應器分開設置,如圖 3所示。生物反應器中的混合液經循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過濾端,在壓力作用下混合液中的液體透過膜,成為系統(tǒng)處理水;固形物、大分子物質等則被膜截留,隨濃縮液回流到生物反應器內。分置式膜 -生物反應器的特點是運行穩(wěn)定可靠,易于膜的清洗、更換及增設;而且膜通量普遍較大。但一般條件下為減少污染物在膜表面的沉積,延長膜的清洗周期,需要用循環(huán)泵提供較高的膜面錯流流速,水流循環(huán)量大、動力費用高 (Yamamoto, 1989),并且泵的高速旋轉產生的剪切力會使某些微生物菌體產生失活現(xiàn)象 ( Brockmann and Seyfried, 1997 ) 。
一體式膜 - 生物反應器是把膜組件置于生物反應器內部,如圖 4 所示。進水進入膜 -生物反應器,其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除,再在外壓作用下由膜過濾出水。這種形式的膜 -生物反應器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng),并且靠抽吸出水,能耗相對較低;占地較分置式較為緊湊,近年來在水處理領域受到了特別關注。但是一般膜通量相對較低,容易發(fā)生膜污染,膜污染后不容易清洗和更換。
復合式膜 - 生物反應器在形式上也屬于一體式膜 - 生物反應器,所不同的是在生物反應器內加裝填料,從而形成復合式膜 - 生物反應器,改變了反應器的某些性狀,如圖 5 所示:
與許多傳統(tǒng)的生物水處理工藝相比, MBR 具有以下主要特點:
一、出水水質優(yōu)質穩(wěn)定
由于膜的高效分離作用,分離效果遠好于傳統(tǒng)沉淀池,處理出水較其清澈, 懸浮物和濁度接近于零,細菌和病毒被大幅去除 ,出水水質**建設部頒發(fā)的生活雜用水水質標準( CJ25.1-89 ),可以直接作為非飲用**雜用水進行回用。
同時,膜分離也使 微生物被完全被截流在生物反應器內, 使得系統(tǒng)內能夠維持較高的微生物濃度,不但提高了反應裝置對污染物的整體去除效率,保證了良好的出水水質,同時反應器對進水負荷(水質及水量)的各種變化具有很好的適應性,耐沖擊負荷,能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質的出水水質。
二、剩余污泥產量少
該工藝可以在高容積負荷、低污泥負荷下運行,剩余污泥產量低(理論上可以實現(xiàn)零污泥排放),降低了污泥處理費用。
三、占地面積小,不受設置場合限制
生物反應器內能維持高濃度的微生物量,處理裝置容積負荷高,占地面積大大節(jié)省; 該工藝流程簡單、結構緊湊、占地面積省,不受設置場所限制,適合于任何場合,可做成地面式、半地下式和地下式。
四、可去除氨氮及難降解**物
由于微生物被完全截流在生物反應器內,從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留生長,系統(tǒng)硝化效率得以提高。同時,可增長一些難降解的**物在系統(tǒng)中的水力停留時間,有利于難降解**物降解效率的提高。
五、操作管理方便,易于實現(xiàn)自動控制
該工藝實現(xiàn)了水力停留時間( HRT )與污泥停留時間( SRT )的完全分離,運行控制較加靈活穩(wěn)定,是污水處理中容易實現(xiàn)裝備化的新技術,可實現(xiàn)微機自動控制,從而使操作管理較為方便。
六、易于從傳統(tǒng)工藝進行改造
該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元,在城市二級污水處理廠出水深度處理(從而實現(xiàn)城市污水的大量回用)等領域有著廣闊的應用前景。
膜 - 生物反應器也存在一些不足。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
o 膜造**,使膜 - 生物反應器的基建投資**傳統(tǒng)污水處理工藝;
o 膜污染容易出現(xiàn),給操作管理帶來不便;
o 能耗高:首先 MBR 泥水分離過程必須保持一定的膜驅動壓力,其次是 MBR 池中 MLSS 濃度非常高,要保持足夠的傳氧速率,必須加大曝氣強度,還有為了加大膜通量、減輕膜污染,必須增大流速,沖刷膜表面,造成 MBR 的能耗要比傳統(tǒng)的生物處理工藝高。