MBR在钞票纸废水处理中的应用研究

胡志华

(昆山钞票纸业有限公司 江苏 昆山 215335)

MBR在钞票纸废水处理中的应用研究

胡志华

(昆山钞票纸业有限公司 江苏 昆山 215335)

采用浸没式平板膜生物反应器对钞票纸废水处理进行了中试研究。实验表明，出水CODcr、NH3-N、BOD5平均去除率达85%、84%和95%。系统温度为系统运行的关键因素，在20oC以上膜运行稳定，出水稳定达标，系统最佳膜通量在0.4m3/m2·d。低于15oC时出水波动较大，膜污堵较快，通量需调整在0.2m3/m2·d及以下运行。

膜生物反应器 平板膜 钞票纸废水

膜生物反应器（MBR）是膜技术和污水生物处理技术相结合的污水处理新工艺，近年来已引起广泛的关注，并逐步应用于城市污水和工业废水的处理之中[1,2]。由于传统生物处理技术二沉池固液分离性能的限制，使得反应器的微生物浓度不能太高，而MBR能成功代替二沉进行高效固液分离，大大提高反应器的污泥浓度，同时具有出水水质好、耐冲击能力强、污泥产生率低等优点[3,4]。

该文研究了浸没式平板膜在钞票纸废水处理中的应用，分析了处理效果及影响膜污堵因素。

1 试验装置和方法

1.1 废水特性

中试废水来源于昆山钞票纸业有限公司污水处理站预处理后出水，废水组成为制浆废水、抄纸白水及生活废水，比例约为1∶10∶1，该废水生化性较差，含有较多造纸化学产品及填料，增加了废水的处理难度，废水特性如表1所示。

1.2 试验工艺流程

试验工艺流程如图1所示，一体化反应设备采用碳钢制作，为强化脱氮效果，采用缺氧池-好氮膜生物反应器工艺。进水由泵提升进入反应器，先经沉淀池去除部分悬浮物，再经水解区自流进入曝气区，最后进入膜区，充分反应后通过水泵对膜组件抽真空运行，真空表显示膜过滤操作的压力，同时由回流泵进行内循环。设计处理能力为18 m3/d，沉淀池、缺氧池、曝气池和膜池的有效容积分别为3 m3、5 m3、11 m3和8 m3，试验中控制内回流比为2，反应器内污泥浓度5 000～7 000 mg/L，试验中根据检测结果适时排泥以维持污泥浓度和活性。试验中平板膜相关参数见表2所示。

表1 废水特性

表2 试验平板膜参数

图1 试验工艺流程

1.3 检测方法

试验中检测项目为进出水CODcr、NH3-N、SS和MLSS（污泥浓度），检测方法均采用国标，其中NH3-N采用取样进行委外检测，其他自行按照国标测定。温度、DO采用在线检测仪现场检测。

2 结果与讨论

2.1 膜生物反应器的运行性能

2.1.1 膜通量及污堵情况

不可避免的膜污染是限制该膜生物反应器长期稳定运行的主导因素，因此需要选择合适的操作运行条件以控制和减缓膜污染的产生和发展。临界通量在膜污染控制中是一个非常重要的概念，因内外众多研究表明次临界通量操作对维持MBR长期稳定运行有关键性作用[5,6]。

在2010年1～12月长达一年的中试试验中，未发现膜表面有污泥堆积而影响通量的现象发生，相对中空纤维膜，此为平板膜优势之一。在长达一年的运行中，发现系统温度对膜的污堵起着至关重要的影响，在20oC以上时，膜通量设置在0.4 m3/m2d，平板膜能保持较长压力的稳定，可维持90 d左右而不用清洗。但在系统温度低于15oC时，0.4m3/m2·d通量下运行膜压力急剧上升，仅能维持10～15 d，将通量降至0.2m3.m2·d运行，久保田膜保持压力稳定约30 d。

分析其原因主要有：（1）在水温较高时，系统生化反应活跃，污泥性状好，易凝聚和沉降，减小了对膜的污堵，水温低时则相反；（2）水温较高时，废水的粘度小，有利于过滤的进行，水温低时则相反。

图2 15 oC以下系统COD去除效果

2.1.2 污泥情况

系统在启动初期，经测试，污泥浓度达到12 000 mg/L，随着系统的持续运行，膜池污泥浓度不断降低，最后在5 000～6 000 mg/L保持稳定，期间，为主动进行排泥，间歇更换膜组件进行了被动排泥，且期间均将膜池污泥全部打回前端水解酸化区。可见，在系统稳定运行情况下，污泥的增长与自我分解达到了动态平衡，系统几乎不产生剩余污泥，系统在正常运行未发现因长期不排泥而产生的污泥形状不佳等情况。可见系统在低负荷运行条件下，部分污泥进入了自身低谢过程，在MBR工艺运行过程中长期不排泥是可行的。

图3 20～40 oC系统COD去除效果

图4 NH3-N去除效果

2.2 污水处理效果

2.2.1 CODcr和BOD5

该MBR系统自运行以来，在温度偏低和温度较高情况下由系统的运行状况不同表现出不同的情况，分别抽取2010年2～3月份及7～8月份出水数据做代表分析，2～3月份COD及去除率见图2，7～8月份见图3。

如图2、图3所示，在温度20～40oC情况下，出水稳定低于50 mg/L，去除率81% ～ 92 %，平均去除率85 %。而在冬季温度低于15oC时，出水COD在40～80 mg/L，去除率78 % ～ 89 %，出水COD波动较大。冬季底纹时分析发现污泥分散，沉降性能和凝聚效果均较差，系统生化效果不佳，稳定在20oC时则污泥性能良好。这说明，MBR系统稳定运行的关键性因素仍然使生化系统的稳定运行，在生化性不佳，污泥性较差的情况下，出水波动较大。

同时，该实验对系统进出水的BOD5进行检测分析。在3个月的实验期间，尽管进水的BOD5在50～100 mg/L内波动，但膜出水的BOD5非常稳定，低于10 mg/L，平均去除率达到95 %，这可能是由于平板膜的固液分离作用使得MBR系统能保持较高的污泥浓度（本实验在6 000 mg/L左右），即使遇到进水BOD5急剧变化，但系统的有机负荷F/M仍然维持在一个较低的水平，这就保证了稳定的处理效果。

2.2.2 NH3-N和总磷

图4为系统进水NH3-N浓度及去除率关系，由于实验室不具备测试条件，以委外检测结果作为参考。由图4可知，该MBR对NH3-N的去除效果非常好，平均去除率达到84 %。尽管进水NH3-N浓度从10 mg/L波动到15 mg/L，但去除率一直维持在一个很高的水平，膜出水的NH3-N平均浓度仅为1.89 mg/L，这可能也是由于混合液保持较高的微生物量，增强了系统的抗冲击负荷能力，另外前端的缺氧增强了脱氮效果。

由于废水中所含总磷主要为投加营养盐所致，较容易控制，而出水总磷在0.05～0.2 mg/L，远低于国家排放要求。

2.2.3 SS和pH

试验期间对出水SS和pH进行检测，经过平板膜的过滤，出水SS检测不出，pH稳定在6.5～7.5之间，出水外观良好，几乎与自来水无异。

3 结 论

3.1 久保田平板膜在系统温度在20～40oC情况下运行稳定，0.4 m3/m2·d膜通力下压力稳定时间可持续90 d左右，但在系统稳定低于15oC情况下，膜污染情况迅速加剧，仅可保持10～15 d左右。通力需调整至0.2 m3/m2·d及以下运行。

3.2 在稳定状态下，MBR系统对该废水CODcr、NH3-N、BOD5去除率达85%、84 %和95 %以上，SS不可测出，出水水质优良。

3.3 在合适运行条件下，MBR系统运行稳定，在长达12个月的连续运行中排泥量极少，系统操作简单，维护方便，可应用于该类废水的处理。

[1]AIfieri Pollice，Ciuseppe Laera，Daniela Saturno，et al.Effects of sludge retention time on the performance of a membrane bioreactor treating municipal sewage[J].Journal of Membrance Science,2008,317(1-2):65-70

[2]Ahlem Saddoud,Sami Sayadi.Application of acidogenic fixed-bed reactor prior to anaerobic bioreactor for sustainable slaughterhouse wastewater treatment[J].Journal of Hazardous Materials,2009,149(3):700-706

[3]Ewan JMcAdam,Simon JJudd.Enitrification from drinking water using a membrane bioreactor:chemical and biochemical feasibility[J].Water Research,2007.41(18):4242-4250（略）

Research on the Application of MBR in the Treatment of Bank Paper Wastewater

Hu Zhihua
(Kunshan Bank Paper Co., Ltd., Kunshan, Jiangsu, 215335)

This paper researches the pilot plant test on bank paper wastewater treatment with immersed flat MBR.It shows that the average removal rates of effluent CODcr, NH3-N and BOD5reach 85 %, 84 % and 95 %.Temperature is the key factor for the system running, and when it’s kept above 20oC, the membrane runs stably, the effluence appears to be stable and reach the standard while the best membrane flux of the system keeps at 0.4 m3/m2·d; Also, when the temperature is kept below 15oC, the effluence appears to be fluctuating,membrane is blocked quickly and membrane flux should be kept below 0.2 m3/m2·d.

MBR； flat membrane ；bank paper wastewater