在建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的需求背景下，農(nóng)村污水處理的市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。膜生物反應(yīng)器技術(shù)具有水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)高、土建工程占地面積小、污染物降解效率高、剩余污泥量少、模塊化設(shè)計(jì)集成度高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)村得到廣泛應(yīng)用污水處理。MBR產(chǎn)品的穩(wěn)定通量、抗污染性能、使用壽命、儲(chǔ)存方式等因素是MBR技術(shù)在農(nóng)村污水中應(yīng)用的關(guān)鍵，也在一定程度上限制了MBR技術(shù)在農(nóng)村污水中的廣泛應(yīng)用。目前，農(nóng)村污水MBR工藝中使用的膜材料有PVDF、PES、PVC等。常見問題包括無(wú)法脫水保存、使用壽命短、通量衰減率高、清洗回收不徹底、離線清洗復(fù)雜等。一體化SP-MBR反應(yīng)器是一種適用于農(nóng)村地區(qū)污水處理的一體化設(shè)備。其核心膜材料采用進(jìn)口PTFE中空纖維膜作為MBR的分離膜，具有通量大、壽命長(zhǎng)、脫水保鮮、污染完全回收等特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)研究了該工藝對(duì)農(nóng)村污水的水質(zhì)去除效果，論證了PTFE膜產(chǎn)品的通量穩(wěn)定性，為該工藝的廣泛推廣提供了理論依據(jù)。

1.檢測(cè)方法

1.1水質(zhì)

綜合試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)水為云南某污水處理廠沉砂池出水，COD范圍為150~350mg/L，BOD5/COD范圍為0.4~0.6，NH+4-N濃度范圍為30~40mg/L，TP濃度范圍為3 ~ 5 mg/L，綜合反應(yīng)器接種污泥采用該污水處理廠好氧池回流污泥。

1.2測(cè)試設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備采用一體化容器試驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)處理50噸/日的水，采用SP-MBR工藝。缺氧池、好氧池、膜池和設(shè)備操作室在20英寸的容器內(nèi)用鋼板隔開，裝置流程圖如圖1所示。

1.3聚四氟乙烯膜組件

一體化SP-MBR中的膜組件采用日本住友的浸沒式PTFE膜組件，膜組件的性能參數(shù)見表1。

1.4水質(zhì)檢測(cè)方法

一體化SP-MBR反應(yīng)器進(jìn)水、膜池混合液和膜系統(tǒng)出水的COD、TP、NH+4-N均采用標(biāo)準(zhǔn)方法檢測(cè)。

通過用膜面積轉(zhuǎn)換電磁流量計(jì)的讀數(shù)，獲得膜系統(tǒng)運(yùn)行期間的瞬時(shí)通量。

膜運(yùn)行過程中的跨膜壓力由負(fù)壓傳感器和液位計(jì)的讀數(shù)計(jì)算。

2.研究?jī)?nèi)容

2.1 SP-MBR工藝污染物去除率

一體化SP-MBR反應(yīng)器對(duì)COD污染物的去除效果如圖2所示。

從圖2可以看出，即使進(jìn)水COD在150~350mg/L之間波動(dòng)，SP-MBR反應(yīng)器的出水水質(zhì)也相當(dāng)穩(wěn)定，COD平均去除率達(dá)到92%，MBR膜出水COD在10~35mg/L范圍內(nèi)，基本達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

從圖3可以看出，在試運(yùn)行的初始階段，NH+4-N的出水是不穩(wěn)定的。之后，即使反應(yīng)器進(jìn)水NH+4-N發(fā)生明顯變化，SPMBR反應(yīng)器對(duì)NH+4-N的去除率仍在95%以上，出水NH+4-N濃度基本穩(wěn)定在1.50mg/L以下，充分說明膜分離濃縮了生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的硝化菌，因此得以保留。

從圖4可以看出，SP-MBR反應(yīng)器對(duì)T-P的去除效果比較穩(wěn)定，去除率在90%左右波動(dòng)，主要是因?yàn)樵诜磻?yīng)器的進(jìn)水口投加了0.25mol/T的聚合硫酸鐵輔助化學(xué)除磷。當(dāng)進(jìn)水TP質(zhì)量濃度為2.5~4.5mg/L時(shí)，出水中T-P濃度低于0.5mg/L，SP-MBR反應(yīng)器出水中總磷僅依賴生化作用。

2.2聚四氟乙烯膜的操作

操作條件

參考膜制造商提供的基本膜性能參數(shù)，一體化SP-MBR反應(yīng)器的設(shè)計(jì)運(yùn)行通量為25L/(m2？h)，恒流運(yùn)行，其他運(yùn)行參數(shù)見表2。

2.2.2運(yùn)行情況

一體化SP-MBR反應(yīng)器從2017年10月10日開始連續(xù)運(yùn)行，到2018年1月20日已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行100天。膜系統(tǒng)具有接近-50kPa的高跨膜壓差，在膜系統(tǒng)運(yùn)行的第100天進(jìn)行在線恢復(fù)性化學(xué)清洗。

整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)120天，PTFE膜組件在此期間的運(yùn)行性能如圖5所示。

采用NaClO和NaOH混合溶液清洗，浸泡溫度為20℃，靜置時(shí)間為6小時(shí)，TMP從清洗前的-60kPa恢復(fù)到-8kPa，基本恢復(fù)到新膜運(yùn)行初期的TMP值。在堿性環(huán)境下，NaClO的氧化作用更加突出，可以更好地去除膜表面的微生物污染物，所以NaClO和NaOH混合清洗效果更好。

市場(chǎng)上常見的MBR膜產(chǎn)品一般采用PVDF材質(zhì)，PVDF不耐強(qiáng)堿，所以常規(guī)PVDF膜在強(qiáng)堿條件下無(wú)法清洗，而PTFE MBR膜具有較強(qiáng)的耐堿性，耐受的pH范圍為0~14，所以在化學(xué)清洗過程中可以使用強(qiáng)堿清洗有機(jī)污染物，達(dá)到良好的清洗效果。

3.結(jié)論

(1)通過在農(nóng)村污水中的試驗(yàn)，分析出一體化SP-MBR反應(yīng)器對(duì)COD、NH4+-N、TP等關(guān)鍵指標(biāo)的平均去除率分別可達(dá)92%、96%、91%，說明對(duì)水污染物的去除效果良好。

(2)試驗(yàn)結(jié)果表明，一體化SP-MBR反應(yīng)器中PTFE膜組件的實(shí)際瞬時(shí)通量可穩(wěn)定達(dá)到25L/(m2？h)，并能保證在線恢復(fù)性清洗周期不低于3個(gè)月。

(3)農(nóng)村污水中膜污染的主要類型是微生物有機(jī)污染。在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)500mg/LNaClO和0.5%NaOH混合進(jìn)行在線恢復(fù)性化學(xué)清洗時(shí)，膜性能基本上可以恢復(fù)到100%。(來源:蘇州蘇科環(huán)?？萍加邢薰?

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