MBR工艺处理石榴浓缩汁生产废水的应用研究.pdf
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1、0 引言国内许多果汁生产企业在果汁废水的治理工作上并不十分成功,大部分企业都未能做到长期稳定达标,而造成不能正常运行或不达标的主要原因是这类废水的处理工艺大多仿照其他高浓度有机废水的处理工艺设计,没有考虑到果汁废水的自身特点,以至于很多都在启动和运转过程中产生了一系列问题1。膜生物反应器(MBR)是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理新工艺,近年来已被逐步应用于城市污水和工业废水的处理2-3。它是用膜分离装置代替普通活性污泥法中的二沉池,不仅能高效地进行固液分离,而且膜的高效截留作用有利于在生物反应器内维持高浓度的微生物量;耐冲击负荷从而提高了处理装置的容积负荷,占地面积小,工艺设备
2、集中;通过提高容积负荷、降低污泥负荷以及延长泥龄可以减少剩余污泥排放,甚至可以实现基本无剩余污泥排放;出水水质好,可以直接回用于非饮用水4-5,实现污水资源化。特别是1989年,人们将中空纤维膜与活性污泥法组合工艺处理污水,其运行成本降低到常规活性污泥法可比的水平6。反应器运行控制灵活稳定,整个系统由第一作者简介:周荣清,男,1978年出生,福建宁德人,硕士研究生,研究方向:水污染控制技术,通信地址:571737 海南省儋州市宝岛新村,海南大学环境与植物保护学院,Tel:0898-23301064,E-mail:。通讯作者:唐文浩,男,1956年出生,四川南充人,教授,水污染控制工程,Tel:
3、0898-23301064,E-mail:T。收稿日期:2009-12-09,修回日期:2009-12-18。MBR工艺处理石榴浓缩汁生产废水的应用研究周荣清,季玉祥,唐文浩(海南大学环境与植物保护学院,海南儋州 571737)摘 要:采用规格为3 m3/d的一体式中空纤维膜生物反应器(MBR)对某果汁厂石榴浓缩汁生产废水进行了净化处理应用研究。实验结果表明:当进水CODCr为7561097 mg/L时,出水CODCr为3495 mg/L,CODCr去除率为89.5%97.0%。膜的截留作用占总去除率的10%20%。该装置连续运行了60天,出水均稳定达到排放标准。采用膜生物反应器工艺处理果汁废
4、水技术可行、操作简单、易于管理,可节省50%左右的添加营养物质氮磷的成本,为工业规模应用提供了技术参考。关键词:膜生物反应器;果汁废水;应用研究中图分类号:S3文献标志码:A论文编号:2009-2596Applied Research on the Treatment of Wastewater from the ConcentratedPomegranate Juice Production by MBR ProcessZhou Rongqing,Ji Yuxiang,Tang Wenhao(College of Environment and Plant Protection,Hainan
5、 University,Danzhou Hainan 571737)Abstract:We used a submerged hollow fiber membrane bioreactor with specification of 3 m3/d for thetreatment of wastewater from the concentrated pomegranate juice production from a juice factory.The results ofthe experiment showed that when the inlet CODCrlevel was 7
6、56-1097 mg/L,in the effluent of the reactor itdropped down to 34-95 mg/L.Removal ratios of about 89.5%-97.0%had been obtained for CODCr.About10%-20%of CODCrwas caught by membrane.The MBR was continuously operated for 60 days to treat juicewastewater,which was in stable condition,and met the discharg
7、e standard.It proved that the process isfeasible,which is simple to operation,and easy to management.What is more,it could reduce about 50%of thecost of adding nutrients nitrogen and phosphorus,it could be reference for the juice of industrial scale MBRprocess for treatment of the juice wastewater.K
8、ey words:MBR;juice wastewater;applied research中国农学通报2010,26(10):328-332ChineseAgricultural Science Bulletin可编程控制(PLC)实现了全自动化控制,应用前景广阔。目前国内对石榴榨汁废水处理技术研究几乎空白,石榴浓缩汁生产加工企业的生产废水未经处理就直接排放7,成为重要的环境污染源和限制企业进一步发展的瓶颈。此研究采用一体式中空纤维膜生物反应器与传统的活性污泥法相结合处理石榴浓缩汁生产废水,以期为果汁企业改造原有废水处理设施提供一条新的思路。1 材料与方法1.1 实验装置实验装置流程如图1所
9、示。整个装置由生物反应池和膜组件组成。生物反应池为完成混合式好氧活性污泥曝气池,其长、宽、高分别为1.0、0.8、1.2 m,有效容器0.8 m3。生物反应池内置聚丙烯(PP/X50抗污型改性进口PP)浸入式中空纤维膜组件五块,其有效面积为58.39 m2,每根纤维的有效长度为750 mm,膜孔径为0.10.2 m,纤维内径为320350 m,壁厚为4050m。膜组件下方设穿孔管曝气,曝气量控制在4.27.5 m3/h。中空纤维膜间歇运行,抽吸频率为开8 min,停2 min。真空压力表用于监测在运行过程中膜过滤压力的变化,液位计用于控制活性污泥反应器的液面,流量计用于测定膜出水的流量。整个系
10、统由PLC实现了全自动化控制。PLC自控系统进水筛网液位计膜组件曝气管流量计压力计出水出水泵鼓风机图1 实验装置工艺流程图1.2 试验用水试验用水取于某浓缩石榴汁厂废水处理站水解酸化池里的废水。试验用的果汁废水水质见表1。污泥浓度(MLSS)和以上项目的测试均采用国家标准方法进行监测8。1.3 工艺流程废水先经絮凝沉降去除大部分的固体悬浮物(SS),同时调整pH适应后续的生化处理,再流入水解酸化池把难生化处理的有机质水解酸化成易生化处理的物质,最后由泵提升经细筛网过滤后进入MBR。1.4 运行过程该研究MBR运行分为四个阶段。在第110天期间为污泥驯化期,未驯化的污泥取自该果汁废水处理站的水解
11、酸化池中,污泥经过筛后,装入生物反应池,以间歇方式运行使得微生物得以富集,在MLSS达到3 g/L时认为系统启动期结束,进入稳定运行期。稳定运行期为60天。在第1130天期间(A阶段)不添加氮磷营养源;在第3150天期间(B阶段)添加氮磷营养源,氮磷添加量按照以弥补果汁废水中氮磷元素不足的量为准,按m(CODCr)m(N)m(P)=200519添CODCr/(mg/L)7001100NH3-N/(mg/L)3.505.00TP/(mg/L)0.501.00SS/(mg/L)100300pH6.08.0Chrominance150表1 果汁废水水质周荣清等:MBR工艺处理石榴浓缩汁生产废水的应用
12、研究 329中国农学通报http:/加;在第5170天期(C阶段)间添加氮磷营养源,添加量按照正常添加量一半为准,按m(CODCr)m(N)m(P)=40051添加。在运行过程中,定期从MBR的进水、混合溶液及出水各取出1 L,分析其中的CODCr、MLSS、NH3-N及TP的浓度变化。在连续进水条件下,考察在不同的条件下,MBR对主要目标污染物的去除效果以及正常处理果汁废水所需添加缺乏营养源氮磷的量。2 结果与分析2.1 MBR中污泥浓度的变化图2给出MBR运行过程中反应器中MLSS随时间的变化。从图2可以看出,在未添加氮磷营养源的阶段,MBR中的MLSS始终在3 g/L上下波动,并有一定的
13、下降趋势,这是由于废水中缺乏氮磷营养源抑制了活性污泥的增长;按照 B 阶段配比添加氮磷营养源,MBR 中的 MLSS 迅速提高到 8 g/L,然后在 810 g/L上下波动;再按照C阶段配比添加氮磷营养源,MBR中的 MLSS 还在 810 g/L 上下波动,但没有下降趋势。三个阶段对比可以看出:果汁废水虽然是高浓度的有机废水,但是营养源氮磷的缺乏,活性污泥生长会受到一定的限制;按照完全混合活性污泥法的微生物生长所需要的碳氮磷比例添加缺乏的氮磷,MBR中的MLSS就会迅速提高到工艺设计的理想水平;之后即使是按照完全混合活性污泥法的微生物生长所需要的氮磷正常量的一半添加,MBR中的MLSS也没有
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