膜生物反應器快速恢復方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種廢水處理技術，具體涉及一種膜生物反應器受高鹽度廢水沖擊后 快速恢復的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著世界性水體污染的日趨嚴重和水資源的嚴重短缺，以膜生物反應器 (MBR)為代表的新型水處理技術已成為污水處理及回用領域的必然選擇。目前MBR實際工 程主要分布在水資源短缺的內陸及沿海地區，對于內陸地區選擇MBR工藝，主要因為該工 藝處理污水可實現中水回用，以緩解水資源短缺的現狀；對于沿海地區，選擇MBR工藝主要 源于其出水可滿足目前最嚴格的排放要求。與傳統生化處理相比，MBR工藝具有許多優點， 然而膜過濾過程中發生的膜污染問題，嚴重影響了該工藝的穩定性與經濟性，尤其是隨著 MBR應用領域的不斷擴大，進水水質的波動從而引起的對該工藝的沖擊，對膜分離過程產生 十分重要的影響，也直接改變了 MBR對污染物的處理效果。
[0003] 廢水中含鹽量的波動一直是生化處理工藝面臨的主要問題之一，而且近些年來高 鹽廢水對生化處理工藝的沖擊日趨頻繁，某些污水處理廠的進水中往往混入高鹽廢水，如 香港地區利用海水沖廁、北方冬季利用鹽類抑制結冰等。在高鹽度沖擊下，MBR內由于高鹽 廢水形成的滲透壓一方面導致細胞水解，改變微生物代謝機制；另一方面高鹽度可影響微 生物的物理及生化特性，導致絮體荷電性、疏水性、可濾性及生物絮凝性的改變。高鹽度廢 水沖擊不僅對MBR除污能力、生物活性及微生物種群結構產生影響，而且會惡化污泥混合 液可濾性，造成嚴重的膜污染。因而開發有效的控制措施，以應對MBR受到高鹽度廢水沖擊 是十分必要的。
[0004] 膨潤土是一種性能優良、用途廣泛的天然礦物材料，其主要礦物成分為蒙脫石。蒙 脫石是由兩層硅氧四面體和一層鋁（鎂）氧（氫氧）八面體組成的2:1型的三層結構的硅 酸鹽，因其晶粒細小，具有較大的比表面積，使得有機物、水和鹽類物質都能出入蒙脫石層 間結構，形成復雜的蒙脫石有機或無機復合體，蒙脫石具有的晶格置換、電負性及離子交換 特性決定了膨潤土具有較高的離子交換容量及吸附能力，廣泛應用于水處理領域。針對MBR 受高鹽沖擊后的恢復技術，國內文獻報道了 MBR在20mg/L鹽度沖擊后的恢復研宄（化工學 報，2014, 65(8) :3212-3220)。存在問題是投加的硅藻土不具有離子交換能力，更為重要的 是對于超過此鹽度廢水沖擊的有效性未得到驗證。
[0005] 本發明提出了一種MBR受高鹽度廢水沖擊后快速恢復的方法，結合MBR鹽度沖擊 后污泥混合液特性及膜污染特點，提出了向MBR投加改性后的鈣基膨潤土，以最大限度減 小鹽度對混合液的沖擊，以期以較低的成本，實現MBR運行效能的快速恢復。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是，提出一種膜生物反應器受高鹽度廢水沖擊后快速恢復的方法， 以彌補現有技術的不足。
[0007] 本發明通過以下技術方案予以實現：對膜生物反應器受高鹽度廢水沖擊后進行快 速恢復的方法，通過以下步驟完成：
[0008] (1)將鈣基膨潤土于馬弗爐內以50°C /min的升溫速率升至350~450°C，焙燒3h， 冷卻后研磨，經50目篩篩分備用；
[0009] (2)調整膜生物反應器的曝氣量，控制反應器內溶解氧（DO)值在4~5mg/L，維持 4h后測定膜生物反應器上清液中溶解性微生物代謝產物（SMP)濃度；
[0010] (3)向膜生物反應器內1次性投加活化后的鈣基膨潤土，投加量與上清液SMP質量 濃度比為1-3/1 ;
[0011] (4)計算投加的鈣基膨潤土與污泥濃度（MLSS)的質量濃度比，依據此質量濃度比 每天補充由于膜生物反應器排泥所損失的鈣基膨潤土的質量，當膜生物反應器對化學需氧 量（C0DJ及氨氮（NH3-N)去除率均超過85 %以上，認為MBR恢復正常，停止投加膨潤土。
[0012] 本發明的原理為：利用活化后鈣基膨潤土的離子交換容量，降低鹽類物質對微生 物的影響，通過鈣基膨潤土釋放的鈣離子來強化生物絮凝能力，提高混合液的可濾性。因為 膨潤土優良的吸附性能，可降低MBR內SMP濃度，減小膜過濾阻力。通過投加改性膨潤土增 加了 MBR污泥顆粒粒徑，也可增加膜表面泥餅層的孔隙率。所以經該方法處理后，提高了受 沖擊后MBR對有機物、氨氮及總磷的去除率，降低了膜污染速率，顯著縮短了 MBR恢復的時 間。
[0013] 本發明的優點以及產生的有益效果是：
[0014] (1)經該方法處理后，提高了 MBR對有機物、氨氮及總磷的去除率，降低了膜污染 速率，縮短了沖擊后MBR恢復的時間。
[0015] (2)焙燒活化后的鈣基膨潤土投加至高鹽度沖擊后的MBR，一方面由于鈣基膨潤 土通過離子交換作用，降低了鹽類物質對微生物的影響，同時釋放的鈣離子可強化生物絮 凝能力，提高混合液的可濾性；另一方面膨潤土優良的吸附性能，降低了 MBR內溶解性微生 物代謝產物（SMP)濃度，減小了膜過濾阻力。
[0016] (3)投加改性膨潤土增加了 MBR污泥顆粒粒徑，增加了膜表面泥餅層的孔隙率。
[0017] (4)本發明方法具有操作簡單、成本低、運行可靠、無二次污染等優點。
【附圖說明】
[0018] 所示附圖為不同鹽度沖擊下MBR恢復情況的對照圖。
[0019] 實施具體方式
[0020] 下面結合附圖并具體實施例，對本發明提出的方法作進一步的說明。需要說明的 是下述實施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實施例限定本發明所要求的保護范圍。
[0021] 對膜生物反應器受高鹽度廢水沖擊后進行快速恢復的方法，通過以下四個步驟完 成：
[0022] (1)將鈣基膨潤土于馬弗爐內以50°C /min的升溫速率升至350~450°C，焙燒3h， 冷卻后研磨，經50目篩篩分備用；
[0023] (2)調整膜生物反應器的曝氣量，控制反應器內DO值在4~5mg/L，維持4h后測 定膜生物反應器上清液中SMP濃度；
[0024] (3)向膜生物反應器內1次性投加活化后的鈣基膨潤土，投加量與上清液SMP質量 濃度比為1-3/1 ;
[0025] (4)計算投加的鈣基膨潤土與MLSS的質量濃度比，依據此比例每天補充由于膜生 物反應器排泥所損失的鈣基膨潤土的質量，當膜生物反應器對COD c^S NH 3-N去除率均超過 85%以上，認為MBR恢復正常，停止投加膨潤土。
[0026] 本發明所述的高鹽度廢水是指水中的鹽分含量范圍在20~60g/L。
[0027] 實施例1 :
[0028] 對照組所用的反應器（表中用CMBR)與投加改性膨潤土用的反應器（表中用 HMBR)其結構完全相同，反應器有效體積20L，污泥濃度波動范圍為6750mg/L~7914mg/L。 2套反應器的水力停留時間（HRT)及污泥停留時間（SRT)分別為6h及20d。生活污水進水 CODra為340~420mg/L，調整進水鹽度為20g/L，維持此沖擊負荷24h后恢復原來的進水水 質。
[0029] (1)首先制備鈣基膨潤土 ：將鈣基膨潤土于馬弗爐內以50°C /min升溫至350°C焙 燒3h，冷卻后研磨經50目篩篩分備用；
[0030] (2)沖擊后HMBR中DO值為2. 3~2. 8mg/L，調節HMBR曝氣量，控制反應器內DO 值在4mg/L，保持4h后測定MBR上清液中SMP濃度為137mg/L ;
[0031] (3)按照改性鈣基膨潤土與SMP質量濃度為1:1投加，一次性投加膨潤土的量為 2. 74g ；
[0032] (4)依據反應器的SRT為20d，計算每天補充鈣基膨潤土的量為137mg。本實施例 中由于HMBR對CODcr的去除率穩定在90%以上，因而以氨氮（NH 3-N)去除率超過85%為 標準，媽基膨潤土連續補充投加3d。
[0033] 由表1可見，本實施例顯著縮短了高鹽度沖擊后MBR恢復時間，強化了出水水質， 有效降低了膜污染速率。
[0034] 表1鹽度為20g/L沖擊24后2套反應器運行指標比較
【主權項】
1. 膜生物反應器快速恢復方法，其特征在于：對膜生物反應器受高鹽度廢水沖擊后進 行快速恢復的方法通過以下步驟完成： (1) 將鈣基膨潤土于馬弗爐內以50°C/min的升溫速率升至350~450°C，焙燒3h，冷 卻后研磨，經50目篩篩分備用； (2) 調整膜生物反應器的曝氣量，控制反應器內溶解氧值在4~5mg/L，維持4h后測定 膜生物反應器上清液中溶解性微生物代謝產物濃度； (3) 向膜生物反應器內1次性投加活化后的鈣基膨潤土，投加量與上清液SMP質量濃度 比為1-3/1 ; (4) 計算投加的鈣基膨潤土與污泥濃度的質量濃度比，依據此比例每天補充由于膜生 物反應器排泥所損失的鈣基膨潤土的質量，當膜生物反應器對化學需氧量及氨氮去除率均 超過85%以上，認為膜生物反應器恢復正常，停止投加膨潤土。
2. 按照權利要求1所述的膜生物反應器快速恢復方法，其特征是：所述的高鹽度廢水 是指水中的鹽分含量范圍在20~60g/L。
【專利摘要】本發明公開了一種膜生物反應器快速恢復方法，其方法通過以下四個步驟完成：(1)將鈣基膨潤土以50℃/min的升溫速率升至350～450℃，焙燒、冷卻、研磨；(2)調整曝氣量，控制反應器內溶解氧值在4～5mg/L；(3)向膜生物反應器內1次性投加活化后的鈣基膨潤土；(4)計算投加的鈣基膨潤土與污泥濃度的質量濃度比，并每天補充鈣基膨潤土的質量。本發明利用投加焙燒活化后的鈣基膨潤土，以強化高鹽度沖擊后的膜生物反應器快速恢復。經本方法處理后，提高了受沖擊后膜生物反應器對有機物、氨氮及總磷的去除率，降低了膜污染速率，顯著縮短了沖擊后反應器恢復的時間。并且具有操作簡單、成本低、運行可靠、無二次污染等優點。
【IPC分類】C02F3-12
【公開號】CN104803476
【申請號】CN201510136921
【發明人】張海豐, 樊雪, 王嘉雍, 于海歡, 王斌
【申請人】東北電力大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月26日