一體式膜生物反應器的污泥膨脹控制

摘要: 通過試驗探討了污泥膨脹對一體式膜生物反應器 ( MBR)運行效果的影響及發生污泥膨脹的原因。結果表明 ,引起污泥膨脹的主要原因是 BOD負荷變化過于劇烈以及由此導致的DO不足和 pH值急劇下降;污泥膨脹會加劇膜污染 ,并導致 NH3 - N去除率下降 ,但對有機污染物的去除效果影響不大;通過調整 BOD負荷變化速率、 提高混合液中的溶解氧含量 ,可使污泥膨脹得到有效控制。

關鍵詞: 一體式膜生物反應器; 　 污泥膨脹; 　BOD負荷; 　 溶解氧

1　污泥膨脹的發生

試驗從 2001年 11月開始運行 ,原水為洗浴廢水 ,目的是探討一體式膜生物反應器 ( MBR)的膜污染問題。2003年 5月 ,由于受“非典 ” 的影響 ,使得取水工作不能正常進行 ,于是將原水改為模擬生活污水。 MBR進水水質的變化如表 1所示。改變進水水質后 MBR共發生了二次污泥膨脹 ,此間污泥變黑 ,反應器內產生了大量的泡沫并不斷溢出 ,污泥沉降比由原來的 30%升高到 98% ～99% ,污泥的沉降性能極差。SV I值呈上升趨勢 ,高達 300 mL /g,污泥膨脹非常明顯。鏡檢發現 ,微生物的種類和數量呈減少趨勢 ,污泥結構松散 ,顏色逐漸變深并有很多菌絲伸出 ,絲狀菌長約 100～300μm,直徑約 0 . 7～1 . 3μm。

2　污泥膨脹對運行效果的影響

2.1　 對污染物去除效果的影響

試驗表明 ,污泥膨脹對 COD的去除效果影響不大 ,發生污泥膨脹后 MBR對 COD的平均去除率仍高達 92 . 8% ,但生物去除 COD的效率有所降低。與 COD去除情況相似,污泥膨脹對 MBR去除 BOD的效果影響較小 (對 BOD的平均去除率為 95 . 9%)。

在 MBR中膜的截留作用對氨氮去除的貢獻非常小,故 NH3 - N基本靠微生物去除。由于發生污泥膨脹時的溶解氧只有 0 . 7 mg/L,使得硝化過程受到較大影響,導致對 NH3 - N的去除效果很差 (見圖 1)。

2.2　 對膜污染的影響

發生污泥膨脹后,膜對 COD的去除率從 13 . 2%增加到 27 . 8%,膜污染加重 ,膜通量急劇下降 ,膜阻力上升速率提高了近 5倍 ,在達到同一壓降 ( 0 . 05MPa)的條件下工作周期縮短了 2 /3 (見圖 2)。

3　原因及控制措施

由表 1可知,后期進水 COD值為前期的 3～4倍,BOD5為前期的 2～3倍,NH3 - N更是高達 10～20倍,由此導致污泥負荷率由 0 . 14～0 . 18 kg BOD / (kg MLSS·d)上升到 0 . 48～0 . 67 kg BOD / (kg MLSS·d) ,而 BOD負荷率為 0 . 5～1 . 5 kg BOD / ( kg MLSS·d)時極易發生污泥膨脹。因此 ,*次污泥膨脹的原因是污泥負荷率變化過快和負荷率過高。負荷過高引起了供氧相對不足 ,導致絲狀菌大量繁殖 (鏡檢顯示絲狀菌為浮游球衣菌 )。發生污泥膨脹后 ,首先從改善進水水質著手減小污泥負荷率并調節營養物質的比例,然后進行悶曝 ,同時提高混合液中的溶解氧含量。但是 ,在*次污泥膨脹即將被控制住時 ,較低的 pH值再次誘發了絲狀菌的生長 ,出現了第二次污泥膨脹。經分析其原因是:原水在高位水池停留時間過長導致發生了早期消化反應 ,產生了大量的低分子有機酸和硫化氫。為此 ,減少了原水在高位水池的停留時間 ,并及時更換已經發生消化反應的原水 ,同時向反應器中投加堿調節 pH值 ,經過十幾天的運行后終于控制住了污泥膨脹。

4　結論

①　當 MBR發生污泥膨脹時 ,對有機物的去除效果無明顯影響 ,但會使 NH3 - N去除效果大大下降 ,并導致膜污染加劇 ,膜通量迅速降低。

②　 污泥負荷率變化過快及負荷率過高是導致污泥膨脹的主要原因。因此在設計 MBR時應采用合理的 BOD負荷率 ,并控制好曝氣池的 DO和污泥濃度 ,避免由于污泥濃度過高而引起溶解氧不足。