低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究

低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究（通用4篇）

篇1：低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究

低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究

开展低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究,探讨该工艺低温运行的可行性及作用机制.结果表明,采用HRT为3 h的膜-生物活性炭反应器对回用水中有机物具有良好的去除效果,CODCr、UV254、UV410的去除率分别稳定在33%、35%、40%;对NH3-N的去除效果不明显,其平均去除率在15%左右,主要受原水浓度过高的`影响.同时与其他工艺进行对比研究,结果表明,由于该工艺结合了膜分离、活性炭吸附、生物降解三者的综合作用而表现出明显的优势.

作 者：作者单位：刊 名：环境污染与防治 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL POLLUTION & CONTROL年，卷(期)：200527(7)分类号：X5关键词：膜-生物活性炭反应器 有机物 氨氮 深度处理

篇2：低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究

1 简述臭氧一生物活性炭深度水处理工艺

臭氧一生物活性炭深度水处理工艺,有人称它为饮用水净化的第二代净水工艺。该工艺利用了臭氧和活性炭吸附的特性,将两者结合在一起进行水净化处理。采用臭氧化在先,然后利用活性炭进行吸附,因为活性炭有十分强大的吸附能力,能够将微生物聚集起来,清除更多的有机污染物,其效果十分显著。这一工艺包括了臭氧化、杀菌、活性炭吸附和微生物氧化等流程,它们之间相互作用,互为补充,达到了非常好的效果,水质明显得到了改善,水中的各项指标也都达到了生活饮用水的标准,保证了出厂水的化学稳定性和生物稳定性。臭氧一生物活性炭深度水净化技术是水净化领域内一项具有重要意义的发现,它的出现得到了自来水界的一致好评。

2 臭氧接触池处理技术

2.1 臭氧接触池设计原理

在常态下呈气体、淡蓝色的臭氧是氧的同素异性体,化学式是O3,有特殊气味,具有超强的氧化性,被视为自然界最强的氧化剂之一。其最重要的特性是溶于水后可以帮助去除异味、色素和微量元素的化学成分。正是利用了臭氧溶于水后呈现出的特性,才有了今天的深度水处理工艺。如今,世界范围内饮用水标准评定越来越严格,人们就更加重视臭氧在深度水处理方面的作用,所以研发了臭氧接触池。为了加快臭氧溶于水的速度和臭氧的反应速率,提高深度水的处理效果,专门为臭氧提供溶解和反应的装置很快被大家发明并使用起来。

2.2 设计工艺

臭氧接触池采用的是目前世界上使用最广泛的扩散管式。扩散管式接触池最大的优势就是溶解和反应是同步进行的,这就大大节约了时间和空间,提高了工作效率。

该臭氧池长17 m,宽10 m,最大深度为6 m。每个臭氧接触池分为两座,均为独立运行,每座处理260 m3/h。臭氧投放量的最大值为2 g/m3,臭氧的投加量是根据进水量的多少决定的,一般分为三个级别,三个级别的总接触时间依次为3 min、4 min、5 min。为了有效利用臭氧,还安装了3套尾气破坏装置,将其中一个作为备用,它是采用加热催化酶的方式来收集和分解预臭氧和后臭氧的尾气的。

3 生物活性炭滤池

3.1 处理原理

什么是生物活性炭滤池?准确地说,生物活性炭滤池是利用微生物摄取水中的溶解或悬浮状态的营养物质,使水中胶体和溶解状态的有机物被生物膜所吸附,并被微生物所分解,最终成为微生物代谢产物的CO2和H2O。简单来说,就是在水净化的过程中创造出来的水处理方法。在生物膜法处理的过程中,在滤料的表面会聚集大量的微生物,由它们形成生物膜,当污染有机物与它接触时,污染物便会被滤料表面的微生物吸附、分解,从而达到处理的效果,保证了水源的污染程度、饮用水生物的稳定性和降低致癌风险。在常规的水处理艺后再进行深度处理,也就是通过生物活性炭滤池进行处理,这种生物活性炭工艺受到了国内业界的大力支持。

3.2 工艺流程

V型滤池是生物活性炭滤池最常见的一种,近年来,翻板滤池因其独特的工艺被国内人士大量使用。那么二者到底有什么不同呢?在技术上的最大差别是反冲洗方式不同,序批式的翻版滤池在冲洗时不需要排水,这样可以避免或减少滤料被水冲走的可能性;而V型滤池需要排水反冲洗,这样滤料被水冲走的可能性就会更大,造成严重浪费。此外,其结构精小、节省占地,移动、调整起来方便。滤池的作流程也是非常合理、严格的,每道程序都是经过试验研究出来的,可操作性非常强。

4 滤池反冲洗

利用活性炭颗粒的特性设计出了形状特殊的反冲洗槽,最大限度地减少了活性炭的流失。反冲洗有两种形式,即气冲和水冲,它们的冲洗时间分别为2 min和6 min。由于活性炭类型不同,因此,需要调整滤池反冲洗的强度来适应不同的活性炭,同时还要考虑季节的更替,温度的不断变化也需要适时调整反冲洗的强度,其原理是:水的运动黏度系数随着温度的变化而变化,水温越高,其运动黏度系数越低,反之也是如此。

5 结束语

在常规水处理工艺的基础上,再用生物活性炭深度水处理工艺来处理饮用水,使出厂水达到了生活饮用水的标准,保障了居民的用水安全。臭氧一生物活性炭深度处理工程的建设在现代水处理过程中具有很强的适应性,可以称得上是具有里程碑意义的重要工艺,它有较强的社会效益和经济效益。

摘要：以某市为例,介绍臭氧一生物活性炭深度水处理工艺。该市的自来水厂原水受到了轻微的污染,为了净化水质,在原有常规水处理工艺的基础上,加以臭氧一生物活性炭深度水处理工艺辅之,经过一段时间的治理,该自来水厂的水质有了明显的改善,水的各项指标都达到了生活饮用水的标准,成功解决了民众用水紧张的状况。

关键词：净水原理,臭氧接触池,生物活性碳,反冲洗

参考文献

篇3：MBR工艺处理低温污水试验研究

【关键词】低温；MBR；HRT；溶解氧

1.实验水质及实验流程

实验采用人工配水，模拟生活污水厂水质，COD：387.1~444.7 mg/L，NH3-N:24.56~33.88mg/L，TN:31.55~54.21mg/L，TP: 5.08~6.8mg/L。

在实验室利用冰箱模拟低温环境试验，考查低温下各项污染物去除效果。调节反应器运行参数，分别在水力停留时间4h，6h，8h，10h监测污染物的去除效果，探索最适宜的HRT。再调整系统在最佳的HRT下，调节曝气量使DO分别为1mg/L，3mg/L，5mg/L监测污染的去除情况，探索系统最佳的溶解氧值[1]。

2.常温启动与低温培养

系统在常温下启动，经过污泥驯化培养，达到合适的污泥浓度后再逐步进入低温培养，温度控制在8-13℃。低温时细菌活性下降，初期系统处理效果急剧下降，出水COD达134mg/L，出水氨氮含量达17.68mg/L，总氮出水含量为35.51mg/L。经过一段时间培养驯化，系统逐渐适应低温环境，运行逐步稳定，处理效果提升。

3．最优水力停留时间的确定

在其他条件相同的条件下，改变水力停留时间，分别在HRT为4h、6h、8h、10h运行一个周期（10天），考查系统在不同停留时间下对污染物的去处效果。如图3-1所示。

通过系统分别在HRT为4h，6h，8h，10h四个周期的运行，测定污染物去除效果。

1.COD的去除，随着HRT的延长，去除效果提高，在HRT为6h,8h,10h时，去除率在88%以上，出水COD含量均在50mg/L以下，达到出水标准。在系统中，较短的HRT，污泥负荷大，细菌活性高，繁殖快，在一定程度上缓冲高负荷的冲击，但出水COD含量也会随之增大。HRT的延长，就降低了有机物负荷，提高出水效果。当污泥负荷下降到一定程度后，碳源已经成为制约污泥生长的因素，再依靠延长HRT来提高处理效果就会抑制污泥的活性，并且污泥量也会随之减少，反而不利于COD的去除。

2.氨氮的去除，随着HRT的延长，去除效果随之加强。在HRT为6h时，出水氨氮值已大部分在5mg/L以下，在HRT为8h,10h时，氨氮去除效果进一步加强，去除率均在80.7%以上，出水稳定在5mg/L以下。一方面，在低温下硝化细菌的活性低，处理能力有限，延长HRT降低了负荷。另一方面，随着系统连续运行，硝化细菌在反应器中逐步的积累，在系统运行的后期增强氨氮的处理效果。

3.总氮的去除效果和氨氮的去除，硝态氮的积累情况密切相关，氨氮去除效果不好和硝态氮的大量积累均非常影响出水总氮指标。随着HRT由4h延长至8h，氨氮处理效果提高，硝态氮未出现大量积累，总氮去除效果呈上升趋势。但是在低温环境下，细菌活性低，去除率在62%左右，在HRT为8h时，去除效果最佳，出水总氮在11.75mg.l-22.07mg/L波动。

综合考虑各项指标，确定HRT为8h处理效果最佳

4. 最佳溶解氧的确定

通过系统分别在溶解氧为1mg/L，3mg/L，5mg/L三个周期（各10天）的运行，测定污染物去除效果，如图4-1。

通过系统分别在HRT为4h，6h，8h，10h四个周期的运行，测定污染物去除效果。

1.COD的去除，随着溶解氧的提高，去除效果呈上升趋势，影响效果不大。总体上在三种情况下COD的去除均达到较好水平，出水COD含量在50mg/L以下。

2.氨氮的去除与曝气量有着直接的联系，硝化细菌为好氧菌，溶解氧越大，硝化作用越强，氨氮去除效果越高，反之，氨氮随着溶解氧的降低去除率下降。在溶解氧由1mg/L调整到5mg/L时，氨氮的去除率由82.5%左右上升到94.3%，去除效果有较大的提高。但由于MBR工艺污泥龄长，经过长期运行积累，硝化细菌量积累了较大，在溶解氧为1mg/L时，较低的溶解氧下系统依然保持较好的处理效果。

3.总氮去除受氨氮去除和硝态氮积累的影响，氨氮的去除效果不好和硝态氮的大量积累均会使出水总氮值大幅提高。随着溶解氧的增大，氨氮去除率有小幅上升，出水氨氮值均在5mg/L以下，对总氮的出水影响较小。但溶解氧的增大使得反硝化作用的减弱，硝态氮出现大量积累，影响总氮的去除效果，去除率从68%左右下降到46%，总氮的去除在溶解氧为1mg/L左右时达到最佳处理效果。MBR工艺利用膜的截留作用和长污泥龄，使得硝化细菌和反硝化细菌等世代较长的菌种得以生长累计[2]，提高了处理效果。

综合各项污染物去除效果，DO為1mg/L左右时处理效果最好，确定最佳溶解氧为1mg/L。反应器中溶解氧值是动态变化的，相同的曝气量各个时刻测得均有不同，实际测得溶解氧值在0.8-1.3mg/L之间。

5.结论

低温(8-13℃)时细菌活性下降，MBR工艺自身的优势使得COD和氨氮的去除效果受温度影响较小，补偿了低温的影响[3]，达到出水标准。总氮的去除效果受影响较大，去除率偏低。通过综合考虑各污染物处理效果，分析硝态氮变化趋势，得知同步硝化反硝化受到HRT和DO两方面的影响，得出MBR工艺在低温下HRT为8h，DO在1.0-1.5mg/L时系统处理效果最佳。

参考文献

[1]郑祥,樊耀波.膜生物反应器运行条件的优化及膜污染的控制[J].给水排水, 2001, 27(4):41-45.

[2]邹联沛,张立秋,王宝贞等.MBR中DO对同步硝化反硝化的影响[J].中国给水排水, 2001, 17(6):10-14.

[3]朴芬淑,赵玉华,张莉莉.膜生物反应器低温自补偿作用的探讨[J].沈阳大学学报,2006,18(2):67-68.

篇4：低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究

关键词：污水,曝气生物滤池,微滤,膜通量,膜压差

目前城市生活污水的再生利用已成为解决水资源短缺的重要措施。污水经二级生化处理后,仍有一部分污染物(如营养型无机盐、氮、磷、胶体、细菌、病毒、微量微生物、重金属等)存在,因此需要对污水进行深度处理。中国石油兰州石化分公司在生产过程中,产生大量的工业废水,经污水处理系统后(排水达到排放标准)直接排入黄河,造成水资源的浪费。为此,本工作利用污水深度处理中试装置,对达标排放水进行净化,通过实验,确定了合理的工艺技术,为工程实施提供了理论依据。

1 实验部分

1.1 水质情况

污水取自兰州石化分公司污水处理厂的二沉池出水,水质情况为:化学需氧量(CODCr) 86.3mg/L,氨氮质量浓度14.1mg/L,石油类化合物质量浓度7.7mg/L,总磷质量浓度1.2mg/L,悬浮物质量浓度29.5mg/L,pH值8.1。

1.2 工艺流程及操作条件

图1为污水深度处理[1,1]系统的工艺流程。污水处理厂二沉池的出水经潜水泵进入曝气生物滤池[2,3,2,3],污水自下而上经生物过滤后,由顶部溢出至高效微絮凝池(池中加有聚合铁和聚丙烯酰胺),絮凝后的水从顶部流入砂滤池,砂滤池出水进入微滤单元[4,4],然后由变频泵送入微滤膜内,微滤膜出水作为本实验的终端出水进入出水储罐。其中,EFM单元为超滤小规模化学清洗单元,通过化学清洗可延长微滤膜的使用时间,当实验装置的产水通量下降至30%时,就需要进行小规模的化学清洗;CIP单元为大规模化学清洗单元,在微滤膜运行过程中,当膜压差超过2.0MPa时,需要通过CIP单元对微滤膜进行彻底的浸泡、冲洗,使其恢复原有功能。

微滤膜为日本旭化成公司生产的UNA系列组件,其特点是透水量高,使用寿命长,分离效率高,适用于高浊度进水。微滤膜材质为聚偏氟乙烯,内径/外径为0.7/1.2,有效膜面积为50m2。微滤膜需要进行周期性反冲洗。在本实验中,反冲洗分为正冲、反洗、空气擦洗、排水4个步骤。正冲水采用微滤单元进水,反洗水为微滤单元出水。

1.3 测定方法

采用钠试剂比色法测定氨氮质量浓度。采用重铬酸钾法测定CODCr质量浓度。采用质量法测定悬浮物质量浓度。采用红外分光光度法测定石油类化合物质量浓度。

2 结果与讨论

微滤系统的预处理单元(包括曝气生物滤池、高效微絮凝池和砂滤池)是用来保护微滤膜不被污水污染的工序,是微滤单元的有效屏障。

2.1 曝气生物滤池

曝气生物滤池[5,5]的过滤材料为黏土烧制的陶粒(粒径为3～5mm)。在进水流量为5m3/h,气水比(体积比,下同)为3/1,曝气量为15m3/h,水力停留时间为1.4h,温度为25℃的条件下,进出水中杂质的质量浓度及其去除率见图2。

■—进水;◆—排出;▲—去除率

由图2可知,曝气生物滤池排水中的CODCr、氨氮、石油类化合物和悬浮物平均去除率为66.47%,94.23%,78.17%,77.42%,脱除效果良好。

曝气生物滤池反冲洗采用气水联合方式。先水洗3min,气水联合反洗4min,最后水洗5min。在反冲洗过程中,水量为35m3/h,曝气量为60m3/h,反冲洗效果最佳。

2.2 澄清-过滤单元

由于在曝气生物滤池中已除去了大部分的悬浮物,所以进入高效微絮凝池的悬浮物已经减少。根据工程经验,本工作采用聚合铁和聚丙烯酰胺进行烧杯混凝实验。

由图3可知,在聚合铁和聚丙烯酰胺的加入量分别为14mg/L和1.3mg/L时,随着处理时间的延长,高效微絮凝池出水浊度趋于稳定(约为0.75 NTU),矾花形成良好,沉淀效果较好。经肉眼观测可知,水质比较清澈。由实验可知,在经过砂滤池过滤后,悬浮物去除率达到了92.0%以上,出水浊度为0.36～0.75 NTU。

2.3 微滤单元

本工作所用实验装置为外压式循环过滤系统[6,6]。微滤膜的运行参数为:正冲30s,过滤28.5min,气水联合反洗1min,排空2min,水量为3m3/h[膜通量为60～80L/(m2·h)],正冲流量6m3/h,空气流量5m3/h。在此条件下,装置运行平稳,当膜通量为60～80L/(m2·h)时,膜压差稳定,出水微粒浓度指数小于2。

EFM单元运行参数为:正冲360s,反冲240s(伴随加入5×10-6次氯酸钠),浸泡1800s。在进水中加入次氯酸钠,主要是用于预防膜的微生物污染。

2.3.1 长期运行膜压力的变化

图4是微滤膜在进水量为3m3/h,连续运行了27d条件下的膜压差变化情况。装置在长期运行期间,采用运行28.5min,反洗1min,正冲0.5min的方式,对微滤膜进行水力反冲洗,并且每24h运行1次EFM单元。经过EFM单元清洗,能够去除微滤膜表面的部分污染物,使得膜压差得到一定程度的恢复,但总体上还是出现增长的趋势,说明微滤膜性能降低,即微滤膜受到较为严重的污染。

由图4可知,微滤膜运行到20d左右时,膜压差梯度变化增大,当膜压差超过2.0MPa时,需要进行化学清洗,即通过CIP单元对微滤膜进行清洗,使其恢复原有功能。

2.3.2 反冲洗周期对膜性能的影响

由图5可知,当微滤单元水量为3m3/ h[膜通量为60L/(m2·h)]时,随着反冲洗周期的延长,膜压差梯度增大;当反冲洗周期为60min时,微滤膜运行7h后,膜压差梯度变化明显,增加了EFM单元的反冲洗次数,提高了装置的运行成本。本实验最佳反冲洗周期为30min。

△—60 min;■—45 min;◆—30 min

2.3.3 化学清洗方案的比较

装置经长时间的运行后,微滤膜的产水通量会随运行时间的延长而下降,因此必须采取一定的方式,将膜表面及膜孔内的污染物去除,达到恢复产水通量和延长膜使用寿命的目的。本工作采用以下2种方案。

方案1:首先将质量分数为4%的氢氧化钠溶液在系统管道内循环3min左右,然后浸泡4h,再进行正反洗各3min,以便除去管道中的氢氧化钠溶液,后加入盐酸循环3min左右,浸泡8h。方案2:采用同样的步骤,只是用柠檬酸浸泡。实验结果表明:方案1效果较好,能完全恢复微滤膜的功能;方案2需要足够的浸泡时间(24 h或更长)才能使微滤膜恢复原有的功能。同时,在清洗过程中还发现,保持较高的清洗液温度,并采用冲洗和浸泡交替的方法,有利于提高化学清洗的效果。

3 结论

a.采用污水深度处理中试装置,对达标排放水进行净化处理时,污水经曝气生物滤池后,排水中的CODCr、氨氮、石油类化合物和悬浮物平均去除率为66.47%,94.23%,78.17%,77.42%,脱除效果良好。

b.在聚合铁和聚丙烯酰胺的加入量分别为14mg/L和1.3mg/L时,随处理时间的延长,高效微絮凝池出水浊度趋于稳定(约为0.75 NTU),沉淀效果较好。经砂滤池过滤后,悬浮物去除率达到92.0%以上,出水浊度为0.36～0.75 NTU。