膜组件采用天津膜天膜公司的微孔过滤膜(MF),其性能指标见表1。好氧反应池有效容积为90L。

    1.2　试验水质

    试验水质见表2。

    由于钢铁厂废酸中含有大量的FeSO4、Fe2(SO4)3及游离酸,故将其与废水混合,可以起到一定的混凝作用。经钢铁厂废酸调节处理后,SS(悬浮固体)去除率为80%左右;色度去除率为30%~40%,氨氮(NH3-N)去除率为30%左右;COD去除率为30%左右,pH值可降低约4个单位,稍作调节即可用于生物处理。由于废水水质波动较大,在少数情况下,废水经钢铁厂废酸预处理后,污染负荷依然相当高,对膜生物反应器中的好氧污泥冲击较大,所以废水在进入MBR之前,应视废水COD值,用膜生物反应器的出水(也可用其它低浓度废水)进行稀释,以保证MBR的进水COD值维持在6000mg/L以下。

    1.3　分析项目及方法[1]

    COD　重铬酸钾法;

    BOD5　稀释接种法;

    pH计　pH值;

    色度　视比色法;

    SS　重量法;

    氨氮　氨氮测定仪;

    电导率　电导率仪;

    DO(溶解氮)　溶氧仪;

    SV(污泥沉降比)/%　沉降法;

    MLSS(混合液中悬浮固体量)　重量法;

    微生物　光学显微镜检测。

    1.4　污泥接种驯化与试验启动[2]

    取该集团污水处理站污泥,于好氧反应器中进行接种培养驯化。考虑到活性污泥的承受能力,开始阶段,MBR进水稀释倍数较大,水力停留时间(HRT)为90h;污泥运行10天后,调节HRT至45h,逐步缩短水力停留时间,增大进水浓度。运行过程中,投加尿素、Na2HPO4和葡萄糖作为营养物质。

    1.5　运行参数

    在试验运行过程中,MBR的运行参数见表3。

    经过一段时间的试验摸索,认为最佳操作参数为水温25℃;HRT18h;MLSS8g/L;DO2.8mg/L;pH值7.5~8.5。

    2　结果及讨论

    2.1　MBR对SS的去除率

    由图3可以看出,MBR进水SS含量为1.2~1.9g/L,MBR上清液SS浓度为0.4~0.9g/L,好氧活性污泥对SS的去除率为50%~70%;而经过膜的截留过滤之后,大多数情况测不出SS,即MBR对SS的去除率接近100%。

    2.2　MBR对色度的去除率

    由图4可见,MBR对色度的去除效果不是太好,仅为30%左右。这是因为废水中含有的一些可溶性发色基团,在好氧反应器中难以被微生物降解,而膜对这些物质又没有很好的截留效果,所以出水色度仍然偏高。

    2.3　MBR对NH3-N的去除率

    从图5可以看出,MBR出水的NH3-N值在1mg/L左右,NH3-N去除率达到70%。这是由于MBR中的污泥泥龄长,利于世代时间较长的硝化菌生长,好氧池的生物脱氮效果较好。

    2.4　MBR系统COD去除效果分析

    对膜生物反应器试验系统稳定运行80天期间的进水、MBR进水、MBR上清液、MBR出水的COD进行监测,变化情况如图6、图7所示。

    对比图6中的进水、出水浓度曲线和图7中的去除率曲线可以看到,尽管进水COD波动较大(2500~6000mg/L),出水还是基本能保持在1000mg/L左右。MBR系统对COD的去除率为72%左右,其中好氧生物对COD去除率为55%左右,膜对COD去除率为17%左右。虽然膜对系统COD去除贡献不是太大,但膜的良好截留作用保证了出水水质,特别是在MBR系统运行到20~30天和50~60天时,MBR系统因溶解氧过低而发生污泥膨胀,此时,膜对COD去除率的贡献可达到35%左右。

    3　结论

    (1)利用钢铁厂废酸对印染前处理废水进行调节处理,SS去除率为80%左右,色度去除率为30%~40%,NH3-N去除率约为30%左右,COD去除率为15%~30%,且pH值降低约4个单位。

    (2)高浓度前处理废水经钢铁厂废酸预处理的,再用MBR工艺处理,SS几乎可以完全去除,色度去除率达30%左右,NH3-N和COD去除率均可达72%左右。出水水质得到了较大幅度的改善,大大减轻了后续处理的压力。

    (3)本试验运行MBR最佳操作参数为T=25℃;HRT=18h;MLSS=8g/L;DO=2.8mg/L;pH=7.5~8.5。

    参考文献:

    [1]　国家环境保护总局,水和废水监测分析方法编委会编.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002:88-211.

    [2]　薄国柱,曹国凭,姜登峰,等.厌氧复合反应器处理退浆废水的启动研究[J].工业水处理,2006,26(10):67-69.