2．2 废水水质

    实验用废水水质状况如表2所示。

    2．3 计算方法

    膜生物反应器的处理效果以COD的去除率为评价指标。MBR中生物、膜及系统COD去除率分别由公式(1)、(2)、(3)计算：

    η1=(C1-C2)／C1

    *本实验COD均指CODc,

    η2=(C2-C3)／C2 (2)

    η=(Cl-C3)／C1 (3)

    式中：C1、C2、C3分别表示MBR进水COD浓度、MBR上清液CoD浓度及MBR出水COD浓度。

    3 工艺流程

    实验装置流程如图1所示。

    膜生物反应器4是容积为18 L的圆柱体有机玻璃水箱，内径llcm，高度50cm；反应器内置膜组件5，膜丝材质为聚丙烯，规格见表1；气体流量计2控制曝气强度，液体流量计9控制膜出水的流量；真空泵11为膜出水提供抽吸压力，真空压力表1O显示膜的抽吸压差，泵上接一三通以控制抽吸压力的大小，时间继电器12用于控制泵的抽停时间；膜出水进入出水瓶13中，由于在泵停止抽吸时出水瓶易发生倒吸现象，另设一取水瓶14，用于分析用水的提取。

    4 实验结果与讨论

    4．1 MLSS对COD去除率的影响

    控制生物反应器中的DO含量在2．5 mg／L左右，在24 h水力停留时间下，逐渐提高MLSS浓度，考察MLSS对COD去除率的影响。

    由图2可以看出，在考察周期的前期，MLSS较低，COD去除率不是很高，因为污泥浓度较低，处理负荷增大，因而去除效果并不理想。可以看出，COD去除率在MLSS为18mg／L时最高，达到85 左右，增大MLSS浓度至22 gmg／L的区段内，COD去除率变化不大。但继续增大MLSS浓度，COD去除率呈下降趋势，去除效果逐渐远离峰值。理论上MLSS越高，F／M越低，去除效果越好；但实验证明MLSS不能过高，过高易造成污泥之间对营养物质与溶解氧形成竞争，使反应器中积累大量死细菌及其残留物，降低反应器效率，导致COD去除率不高，而且太高的MLSS会导致膜污染加剧、减小MBR的出水通量，本实验将MLSS控制在20 mg／L左右比较适宜。

    4．2 HRT对COD去除率的影响

    HRT是MBR工艺操作运行可行性的重要技术参数。控制膜生物反应器中MLSS和DO分别维持在20mg／L和2．5 mg／L，真空泵的抽停时间按照膜组件供应商的建议设定为工作15 min，停留5min，在室温25℃ 条件下考察HRT对COD去除效果的影响。

    图3可知，水力停留时间经12h，MBR系统COD生物去除率在5O 9／6左右，膜分离去除率达62%，最终出水COD在1000mg／L以下，COD去除率在8O%以上。延续水力停留时间分别为18、24、30和36h时，图3表明，生物单元COD去除率处于不断上升阶段，膜分离去除率则与之相反，逐步降低；而系统COD总去除率则稳定在85%左右，说明膜对COD的去除率与生物去除率呈互补关系，对保障MBR系统COD去除率的稳定起到了关键作用。由图3还可以看出，水力停留时间为24h时，COD生物去除率达62%，继续延长HRT对COD生物单元去除率影响不大。

    4．3 Nv对COD去除率的影响

    保持MLSS、D0等操作参数稳定，以水力停留时间作为周期，调节进水CoD值在一定范围内波动，考察不同Nv对COD去除率的影响。

    由图4可以看出，Nv在1．0～3．0 KgCOD ·m-3·d-1范围内波动时，系统COD去除率随Nv变化波动很大，MBR上清液出水水质极不稳定，虽然有膜分离去除的互补作用，但系统总的出水水质波动较大。实验表明，Nv的急剧波动，不但使生物处理单元不能产生应有的效率，而且使膜污染加剧，寿命缩短。实验表明，MBR工艺Nv取2．0 Kg—COD·m-3·d-1左右时，系统不仅具有较强的抗负荷冲击能力，且能充分发挥生物处理单元的效能，保证出水水质稳定。

    4．4 D0 对COD去除效果的影响

    DO对膜生物反应器运行效果有着重要的影响。合理地控制系统的曝气强度，既可使反应器中泥水混合物具有足够的紊动强度，又可给反应器中的污泥提供足够多的溶解氧，保证系统的处理效果。

    图5可知，对膜来说，当反应器中的D0控制在1．5～3．5mg／L范围内，DO越高，COD去除率越高，当DO 超高3．5mg／L后，COD去除率反而呈下降趋势；而对生物来说，当反应器中的DO控制在2．5～4．5mg／L范围内时，DO 越高，COD去除率反而越低，这是因为当DO太高时，反应器中的紊动强度太大，易对絮状污泥造成较大的冲击，难以使污泥保持絮状颗粒状态，且较大的曝气量会消耗更多的能量，是一种不经济的选择，所以，综合考虑，选取最佳D0为2．5mg／L。

    4．5 水温对COD去除效果的影响

    水温(T)是影响活性污泥存活性状的一项重要指标，一般而言，当水温在2O～30℃范围时比较适宜于微生物的生存，高于35℃或者低于15℃，微生物的活性就会比较差。由于棉纺织印染前处理加工工序都是在高温条件下进行，原水温度一般都较高，在60℃左右，所以在MBR中，调节合适的水温是可行的。

    由表3可知，T对系统中生物去除效果有比较大的影响，生物部分COD去除率在42%～68%之间变化。在15~30℃范围内，水温越高，COD去除率越高，当T超过3O℃后，生物去除率呈下降趋势。有研究表明，温度的变化会引起混合液黏度的变化，提高温度有利于膜分离，温度升高1℃可以使膜的通水量增加2&(体积分数)。但在本实验温度范围内，温度对膜的COD去除率影响并不明显，所以控制在27℃左右为宜。

    5 结论

    (1)运用MBR工艺处理印染前废水，针对水质样例COD 4000~7000 mg／L，得出优化的工艺参数为：MLSS 20 g／L，HRT 24h，Nv 2．0 KgCOD ·m-3·d-1，DO 2．5mg／L及T 27℃ ，在此工艺条件下，MBR系统COD去除率在80%以上，出水COD在1000 mg／L以下。

    (2)结果表明，用MBR预处理印染前废水，可以有效去除COD，缓解混合印染废水处理中污染负荷的波动冲击。但膜易污染及寿命周期短的问题较突出，有待进一步研究。

    来源: 印染在线   作者：李晓婷