一体式膜生物反应器处理校园废水的方法

曹雯雯 卢强

摘要：为了缓解市政排水的压力，提高高校校园废水的处理效果和回用效果，降低环境压力，减轻环境污染，本文使用一体式膜生物反应器对校园废水的处理进行实验研究，探讨了一体式膜生物反应器内分别添加颗粒污泥和传统絮状物泥时污泥浓度MLSS，污泥Zeta电位、污泥体积指数SVI等参数的变化。实验研究结果表明，添加了颗粒污泥的一体式膜生物反应器中的污泥浓度MLSS比添加了絮状物泥的一体式膜生物反应器中的污泥浓度MLSS增长幅度大、污泥疏水性能好、污泥沉降性能好。

关键词：膜生物反应器;校园废水;污泥性能

随着我国教育事业的蓬勃发展，我国的高等学校的数量也日趋增多，规模也日趋增大，学校作为一个用水大户，生活废水污染程度低，较易进行处理。校园废水的组成主要是食堂废水、洗衣、冲厕及淋浴废水，约占校园用水量的70%～80%。废水中COD浓度一般为2000mg/L左右，氨氮浓度一般为800mg/L左右，SS浓度一般为50g/L左右。目前我国一共有2000余所高校，产生的污水大多情况下都排放到市政管道，最后进入城市污水处理厂进行处理，这样一来加大了市政管道及所处地区污水处理厂的处理压力。特别是化学及相关实验室排放的实验污水还会对管道产生腐蚀作用，若实验污水发生渗漏，会对当地的土壤造成不可逆的污染和危害。在这样的情况下校园废水的处理及回用技术的研究及开发有着较大的学术价值和经济价值。

膜生物反应器是将活性污泥法和膜分离法进行有机的结合，目前被广泛应用到城市污水及各种工业废水的处理和回用技术中。大量的研究表明，膜生物反应器出水有机物浓度低、水力停留时间短、出水可作为中水进行回收利用。

1 试验装置与方法

1.1试验装置

实验采用实验室用的膜生物反应器，此次采用的膜生物反应器为一体式膜生物反应器试验装置，见图1，反应器的容积为50L，反应器中的膜组件为中空纤维式膜，安装在膜生物反应器中部，中空纤维膜的膜孔径选择0.1～0.2μm，校园废水从膜生物反应器的底部流入反应器，废水在反应器内通过中空纤维膜组件，采用泵抽吸的方式完成废水的排放。反应器采用鼓风曝气方式，通过曝气管及曝气头完成气体的通入，曝气管安装在膜生物反应器的底部，曝气量的调节采用转子流量计进行控制，改变反应器中溶解氧环境。

1.2试验方法

试验工艺选用缺氧-厌氧-好氧（A2/O）工艺完成运行，缺氧段的运行时间设置为4h，溶解氧浓度设置为0.2mg/L～0.5mg/L，厌氧段的运行时间设置为3h，溶解氧浓度设置为<0.2mg/L，好氧段的运行时间设置为16h，溶解氧浓度设置为>2mg/L，运行周期为15d[1]。试验过程中的温度采用室温（18℃～22℃），将进入反应器的废水pH值调节控制在6.5～7.5之间。

反应器中的初始污泥浓度控制在4000mg/L[2]，在反应的过程中不采取排泥措施，分别采用传统的絮状污泥和经培养的颗粒污泥，将二者进行对比试验，真空泵控制抽吸时间10min，停吸时间5min，间歇抽吸方式运行[3]。每个抽吸运行周期后进行中空纤维膜膜组件的清洗，先用清水进行清洗，再用0.3%的NaClO进行浸泡，总清洗时间为24h[4]。

1.3分析项目与测试方法

进水的测定项目包括COD、氨氮、总磷等项目。同时对反应器内部混合液、膜组件出水、膜组件之前的出水等项目进行测定。污泥的测定项目包括膜生物反应器内的溶解氧DO、污泥浓度MLSS、污泥体积指数SVI等参数。测定方法均采用标准方法。

2 结果与讨论

2.1 污泥浓度的变化

污泥在反应器中的增长情况，可以测定反应器中的污泥浓度MLSS来实现。絮状污泥一体式膜生物反应器和颗粒污泥一体式膜生物反应器内的污泥浓度MLSS变化如图2所示。

测定结果显示，添加絮状污泥的膜生物反应器中的污泥浓度MLSS由开始时的4000mg/L增加到运行周期结束后测定的污泥浓度MLSS为5695mg/L，增加幅度达到了42.38%;添加颗粒污泥的一体式膜生物反应器中的污泥浓度MLSS由周期开始时的4000mg/L增至周期结束后测定的污泥浓度MLSS为8071mg/L，增加幅度达到了101.78%。

添加颗粒污泥的一体式膜生物反应器内污泥浓度MLSS增长幅度比添加絮状污泥的一体式膜生物反应器内污泥浓度MLSS增加幅度增加了59.40%。主要是因为在一体式膜生物反应器内添加了人工培养驯化的颗粒污泥后，污泥的活性大大得到了改善，污泥浓度MLSS也有较大幅度的增加，对废水的处理效果是有利的，通过实验也发现校园废水采用该种方法进行处理效果更好，适应性更强。

2.2 污泥疏水性能的变化

污泥在反应器中的亲水和疏水性能的情况，可以测定反应器中的污泥Zeta电位来实现。絮状污泥一体式膜生物反应器和颗粒污泥一体式膜生物反应器内的污泥Zeta电位变化如图3所示。

添加絮状污泥的一体式膜生物反应器，在15d的反应周期内运行时，污泥Zeta电位的测定结果取平均值，数值为-23.856mV，添加颗粒污泥的一体式膜生物反应器，在15d的反应周期内运行时，污泥Zeta电位的测定结果取平均值，数值为-5.329mV，产生这种现象的主要原因是颗粒污泥相对于传统的絮状污泥其污泥体积较大，污泥结构相对比较紧密，所以相对于絮状污泥颗粒污泥的疏水性能要更强一些。所以在一体式膜生物反应器中体现出了颗粒污泥的优势。

2.3 污泥沉降性能的变化

污泥在反应器中的亲水和沉降性能的情况，可以测定反应器中的污泥体积指数SVI来实现。絮状污泥一体式膜生物反应器和颗粒污泥一体式膜生物反应器内的污泥體积指数SVI变化如图4所示。

添加絮状污泥的一体式膜生物反应器，在15d的反应周期内运行时，污泥体积指数SVI的测定结果取平均值，数值为130.82mL/g;添加颗粒污泥的一体式膜生物反应器，在15d的反应周期内运行时，污泥体积指数SVI的测定结果取平均值，数值为43.31mL/g。添加了颗粒污泥的一体式膜生物反应器内污泥体积指数SVI平均值比添加絮状污泥的一体式膜生物反应器内的污泥体积指数SVI平均值小，产生这种现象的主要原因是颗粒污泥相对于传统的絮状污泥结构更加致密，污泥的沉降速度也相对比较大，所以，利用一体式膜生物反应器处理校园废水中添加颗粒污泥后的污泥沉降性能要比添加絮状污泥的效果好。

3 结论

在一体式膜生物反应器处理校园废水中，添加了颗粒污泥的一体式膜生物反应器中的污泥浓度MLSS比添加了絮状污泥的一体式膜生物反应器中的污泥浓度MLSS增长幅度大，添加了颗粒污泥的一体式膜生物反应器中的污泥疏水性能比添加了絮状污泥的一体式膜生物反应器中的污泥疏水性能好，添加了颗粒污泥的一体式膜生物反应器中的污泥沉降性能比添加了絮状污泥的一体式膜生物反应器中的污泥沉降性能好。

参考文献：

[1]王建龙，张子健，吴伟伟.好氧颗粒污泥的研究进展[J].环境科学学报，2009（03）：449-473.

[2]宋志伟，张芙蓉.污泥浓度对膜生物反应器处理焦化废水影响的研究[J].黑龙江科技学院学报，2009（06）：423-426.

[3]宋志伟，曹雯雯，王秋旭，等.好氧颗粒污泥对膜生物反应器污泥性能影响的研究[J].环境工程学报，2012（01）：23-27.

[4]殷峻，陈英旭.膜生物反应器中的膜污染问题[J].环境污染治理技术与设备，2001（03）：63-68.