某涂料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水主要是反應(yīng)罐和生產(chǎn)設(shè)備的清洗液,其污染物主要成分是各種水溶性涂料、溶劑、清洗液和填料。廢水的水質(zhì)狀況為:COD≤1500mg/L，BOD5≤500mg/L、SS≤1000mg/L、pH值6~9。

1、工藝設(shè)計(jì)

1.1、工藝選擇

根據(jù)涂料廢水的特性,即涂料是難以生化的污染物,可以采用物化處理;而水溶性溶劑是難以物化分離的材料,可以生化處理。因而,選擇混凝過(guò)濾作為預(yù)處理工藝,生化法采用處理效果好、自動(dòng)化程度高的膜生物反應(yīng)器工藝。

1.2、工藝流程

工藝流程見(jiàn)圖1。

原水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)池為混凝土結(jié)構(gòu),有效容積20m3,能夠容納一天的水量,其作用是均衡進(jìn)水的水量和水質(zhì),特別是控制污染物的均衡?；炷貧獬睾驼{(diào)節(jié)池合建,底部連通,原水在混凝曝氣池中加藥混凝并曝氣,用NaOH調(diào)pH值后,通過(guò)水泵輸送入過(guò)濾器(過(guò)濾器下進(jìn)水、上出水,升流式運(yùn)行,濾料為Φ2mm的聚苯乙烯球)。經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后,SS基本完全去除。物化處理后,廢水的可生化性提高,依靠重力作用流入膜生物反應(yīng)器(膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)由中空纖維膜組件、曝氣系統(tǒng)、出水收集系統(tǒng)和自動(dòng)控制箱組成),經(jīng)活性污泥曝氣生化處理后,借助重力出水,實(shí)現(xiàn)固液分離。調(diào)節(jié)池、過(guò)濾器和膜生物反應(yīng)器的污泥全部排至污泥砂濾池,污泥砂濾池為混凝土結(jié)構(gòu),有效容積6m3。主要構(gòu)筑物尺寸見(jiàn)表1,主要設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表2。

2、結(jié)果與討論

2.1、混凝過(guò)濾的運(yùn)行結(jié)果

混凝過(guò)濾的主要作用在于去除SS,同時(shí)提高廢水的可生化性,為膜生物反應(yīng)器的穩(wěn)定、高效運(yùn)行創(chuàng)造條件。運(yùn)行結(jié)果表明,混凝過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行效果良好,當(dāng)原水COD為1395mg/L,SS為760mg/L時(shí),混凝過(guò)濾出水的COD、SS分別為1014mg/L、113mg/L(相應(yīng)的去除率分別為27%和85%)。此外,當(dāng)原水水質(zhì)變化較大時(shí),混凝過(guò)濾系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)有機(jī)物仍有一定的去除能力(去除率在20%以上),對(duì)SS仍有較好的去除效果(去除率在82%以上),這為膜生物反應(yīng)器的穩(wěn)定高效運(yùn)行創(chuàng)造了條件。

運(yùn)行一段時(shí)間后,過(guò)濾器的運(yùn)行效果下降,需要進(jìn)行反沖洗。實(shí)際采用的是空氣反沖洗,反沖洗周期由管理人員根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況來(lái)確定。

2.2、膜生物反應(yīng)器的啟動(dòng)與運(yùn)行

2.2.1、膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行

工程啟動(dòng)時(shí),首先向生物反應(yīng)池中投加取自上海市某城市污水處理廠二沉池的回流污泥,悶曝4d后,污泥濃度達(dá)到1.7g/L,再開(kāi)始小流量進(jìn)水和出水并逐漸加大進(jìn)、出水量。

2.2.2、膜組件的運(yùn)行

采用的膜組件為聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維簾式膜組件,膜孔徑0.2μm,內(nèi)/外徑為0.65/1.0mm,總膜表面積100m2(8個(gè)FP-AI膜組件)。膜組件懸掛安裝,以便于拆卸清洗,每個(gè)膜組件下都設(shè)有微孔曝氣管,這樣,送入的大量空氣既起到了供氧、攪拌的作用,同時(shí)向上的混合液還在膜表面產(chǎn)生足夠的向上的剪切應(yīng)力,有效的去除膜表面的沉積物,提高膜的抗污染能力,使膜能長(zhǎng)期穩(wěn)定地保持一定的膜通量。

根據(jù)桂萍等的膜生物反應(yīng)器運(yùn)行條件對(duì)膜過(guò)濾特性的影響研究,確定該膜生物反應(yīng)器運(yùn)行10min、停5min,間歇運(yùn)行。出水方式為重力出水,這樣,不但減少設(shè)備、降低投資,而且減輕了運(yùn)行中的設(shè)備維護(hù)負(fù)擔(dān)、減少了可能的設(shè)備故障對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

2.2.3、對(duì)COD的去除

圖2為膜生物反應(yīng)器進(jìn)、出水COD及COD去除率變化曲線。

由圖2可知,膜生物反應(yīng)器對(duì)COD具有良好的去除效果(平均去除率為91%),且進(jìn)水COD濃度的波動(dòng)對(duì)出水水質(zhì)影響不大,這表明膜生物反應(yīng)器具有較強(qiáng)的抗負(fù)荷沖擊能力。

膜生物反應(yīng)器去除有機(jī)物主要依賴(lài)于生物反應(yīng)器,膜分離則直接或間接地起到了強(qiáng)化作用,直接作用體現(xiàn)在對(duì)生物反應(yīng)器出水有一定的截留作用,并在污泥特性發(fā)生變化的情況下,保證了出水的穩(wěn)定性;間接作用體現(xiàn)在由于膜分離富集了污泥濃度,導(dǎo)致了污泥濃度升高,污泥負(fù)荷下降,從而保證了系統(tǒng)最終處理的高效性。

2.2.4、對(duì)SS的去除

運(yùn)行結(jié)果表明,當(dāng)膜生物反應(yīng)器的進(jìn)水SS為110mg/L時(shí),出水SS為12mg/L(去除率為89%)。分析認(rèn)為,膜生物反應(yīng)器對(duì)SS具有良好的去除效果主要是因?yàn)槟さ母咝Ы亓糇饔脦?lái)的出色的泥水分離效果。

2.2.5、污泥的沉降性對(duì)出水的影響

運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),生物反應(yīng)池中污泥的沉降性能變化很大,活性污泥的SV30為30%~95%。傳統(tǒng)的活性污泥工藝中,沉降性能變差將直接導(dǎo)致出水水質(zhì)變差,而膜生物反應(yīng)器因?yàn)槭抢媚みM(jìn)行分離,所以無(wú)論沉降性能好壞都能將污泥完全截留在反應(yīng)池中,使系統(tǒng)能夠正常出水。

2.2.6、膜組件的清洗

運(yùn)行120d后發(fā)現(xiàn),膜生物反應(yīng)器的出水量很小且衰減很快,基本上不宜再繼續(xù)運(yùn)行,此時(shí)應(yīng)該對(duì)膜采取清洗措施。

清洗前將膜組件從反應(yīng)池中取出,放入清洗槽內(nèi)。先用清水將膜表面的沉積污泥沖洗干凈,然后用1%NaOH+2.5%NaOC1溶液浸泡6h,發(fā)現(xiàn)浸泡時(shí),膜的顏色由灰白色變?yōu)榈t色,同時(shí)膜孔內(nèi)有部分物質(zhì)向溶液滲出,這說(shuō)明堵塞在膜孔內(nèi)的污染物已被清洗出,再用1%的硫酸溶液浸泡4h,發(fā)現(xiàn)膜的顏色又從原來(lái)的淡紅色變?yōu)槿榘咨?。清洗后膜通量恢?fù)狀況良好,可以過(guò)到新膜的膜通量的96%。

2.3、污泥處理

該工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的污泥主要來(lái)自調(diào)節(jié)池的沉淀污泥、過(guò)濾器排放的污泥以及生物反應(yīng)池排放的剩余污泥。每天排放的濕污泥總量約為160kg,若采用機(jī)械脫水設(shè)備,既占用空間,又增加人工維護(hù),加大了管理難度。實(shí)際采用的是砂石濾池自然滲透法脫水干化,然后定期清理污泥,滲透水進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

3、結(jié)　　論

①混凝過(guò)濾作為膜生物反應(yīng)器的預(yù)處理工藝,可部分去除COD(去除率在20%以上),有效去除SS(去除率在82%以上),減輕了膜生物反應(yīng)器對(duì)SS處理的負(fù)荷,還提高了廢水的可生化性,為膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件;而對(duì)過(guò)濾器而言,空氣反沖洗是一種行之有效的方法。

②膜生物反應(yīng)器對(duì)經(jīng)混凝過(guò)濾預(yù)處理后的出水中的COD和SS有較好的去除效果,對(duì)COD的平均去除率為91%,出水COD<94mg/L,對(duì)SS的平均去除率為85%以上,出水SS出水<14mg/L,出水水質(zhì)達(dá)到了上海市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/199-1997)的要求。

③盡管生物反應(yīng)池中活性污泥的SV30變化很大(在30%~95%之間)但是膜生物反應(yīng)器仍能夠正常出水,表明膜生物反應(yīng)器具有出色的固液分離效果。

④膜的清洗是膜生物反應(yīng)器運(yùn)行不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié),只有適當(dāng)清洗膜組件,才可能使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,保持穩(wěn)定的膜通量和良好的出水水質(zhì)。用1%NaOH+2.5%NaOC1溶液浸泡膜組件(時(shí)間為6h),然后用1%的硫酸溶液浸泡(時(shí)間為4h),結(jié)果表明膜通量恢復(fù)情況良好(達(dá)到新膜的膜通量的96%),同時(shí)能維持較長(zhǎng)時(shí)間,其唯一的缺點(diǎn)是操作麻煩。

⑤運(yùn)行結(jié)果表明,采用污泥砂濾池是處理少量污泥的非常實(shí)用的脫水干化設(shè)施,脫水效果好,同時(shí)還減少了廢水處理系統(tǒng)的設(shè)備、節(jié)省投資,減少了人工維護(hù)。