重力出流式膜生物反应器处理毛纺印染废水试验研究

郑祥 刘俊新*
（中国科学院生态环境研究中心，北京100085）

　　膜生物反应器（MBR）具有流程短、易操作、水处理效率高、出水可直接回用等特点而日益受到重视。尤其是在处理效果方面，MBR对有机物的去除效果较传统生物处理法更为突出。毛纺印染废水中含多种染料等难降解有机物，传统生物处理技术对其去除效果往往不理想，处理后的废水难以达标排放。本研究采用重力出流式膜生物反应器工艺对毛纺印染废水进行了试验研究。重力式膜生物反应器是利用液位水头，重力驱动出水，在保留MBR处理效率高等优点的同时，省去传统的一体式MBR出水抽吸泵及复杂的反冲洗设备。整个系统结构紧凑，投资少，操作简便。

1 研究方法

　　针对毛纺印染废水的特点，本研究采用的试验系统如图1所示。厌氧反应器容积25L，内装填料；重力出流式膜生物反应器的好氧反应器容积25L，曝气量为0.2～0.6m3/h，膜单元采用中空纤维微滤膜，材料为聚偏氟乙烯（PVDF）, 孔径为0.22μm，总面积0.18m2。试验系统的厌氧反应器主要作用是通过水解酸化，破坏染料等有机物的分子结构，以利在后续好氧反应进一步降解，达到最终去除的目的。

　　试验用毛纺印染废水取自北京某毛纺厂污水站，经0.5mm筛板筛滤（水质情况见表1）。废水组分较复杂，含有染料、染化助剂、毛料漂染过程产生的各种污染物。

表1 试验废水水质 pH COD/mg×L-1 BOD5/mg×L-1 色度/倍数 浊度/NTU 6.5-7.9 128-321 36-95 30-70 15-84

　　试验运行期间，试验装置内混合液温度为11~28 °C，MLSS为212~3500mg/L污水处理量为25-85 L/d。

2 结果与讨论

　　MBR对毛纺印染废水的平均处理效果统计于表2。
　　MBR对COD的去除率平均达80.3%，出水COD平均值为37 mg/L。而毛纺厂污水处理站同期的COD去除率仅为42%。由此可见，本试验系统对COD的去除效率明显高于常规生物处理方法，平均高出 39.2%。北京市中水水质标准及建设部颁布的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89）的COD浓度为50mg/L，本试验系统在130多天的连续运行中COD的平均值仅为37mg/L，明显优于该标准。毛纺印染废水的可生化性较差，且BOD5/COD波动较大，有时小于0.2，有时又大于0.5。但试验系统对BOD5的平均去除率达95%。同时，试验系统还具有较好的脱色效果，出水的色度一般可保持在20倍左右,色度的平均去除率达59%。膜生物反应器对浊度的去除作用明显，出水的浊度均低于0.33NTU，出水浊度十分稳定，平均值仅为0.24NTU。

表2 试验结果统计表 项目 COD/mg×L-1 BOD5/mg×L-1 浊度/NTU 色度 进水 195.9 74.8 43 51 出水 36.9 3.7 0.24 21 去除率％ 81.2 95.1 99.4 59 CJ25.1-89水质标准 a 50 10 10 30 b 50 10 5 30 a. 城市园林绿化, b.洒水、扫除

　　试验研究期间，对重力出流式膜生物反应器的产水量及膜阻力的变化进行了考察，实验结果表明，膜通量随曝气强度的增加而增加，提高曝气量不仅有助于提高膜通量，而且有利长期运行膜污染的控制，降低膜阻力的上升速率。随着液位水头压力的增大，曝气强度对膜通量的影响增加。

3 结论

　　（1） 试验研究结果表明，采用重力出流式膜生物反应器处理毛纺印染废水是可行的，能够有效地去除废水中的有机污染物、色度和浊度，出水水质优于常规生物处理技术，并达到建设部《生活杂用水水质标准》（CJ25.1-89）。
　　（2） 重力出流式膜生物反应器省去了传统的出水抽吸泵及复杂的反冲洗设备，在生物反应器内混合液液位水头的作用下可连续出水，膜通量较高。在同等处理能力下，较常规一体式膜生物反应器, 可节省膜组件的一次性投资及运行折旧费用。
　　（3） 根据试验结果，提高曝气量不仅有助于提高膜通量，而且有利长期运行膜污染的控制，降低膜阻力的上升速率。膜组件上部的液位水头压力越大，曝气强度对膜通量的贡献越大。
　　（4） 试验装置结构紧凑，投资少，操作简便。