AOA-MBR处理高盐榨菜废水厌氧膜生物反应器出水的效能

为了解决高盐榨菜废水厌氧膜生物反应器出水的处理问题,考察了缺氧/好氧/缺氧-膜生物反应器(anacrobic/oxic/anacrobic-membrane bioreactor,AOA-MBR)在不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)下对高盐榨菜废水厌氧膜生物反应器出水的处理效果,并通过调整硝化液回流比(nitrification liquid reflux ratio,Ro)优化了反应器的运行参数。在进水COD值为3200 mg·L^(−1)、氨氮为400 mg·L^(−1)、盐度为35 g·L^(−1)、溶解氧(dissolved oxygen,DO)浓度为2~4 mg·L^(−1)、温度为25℃左右的条件下,AOA-MBR的最佳运行工况为HRT=4 d、Ro=200%。在此工况下,AOA-MBR的COD去除率为85.4%、氨氮去除率为96.4%,总氮去除率为89.1%。此外,仅依靠AOA-MBR无法实现出水总磷的达标排放,还需要与化学除磷相结合。在运行过程中,污泥浓度在初始高盐冲击下会出现短暂下降现象,随后在逐渐适应了高盐环境后再缓慢上升。长期的高盐环境驯化使体系内可溶性微生物产物(soluble microbial products,SMP)和胞外聚合物(boud extracellular polymeric substances,BEPS)的质量浓度由5.1 mg·g^(−1)和36.9 mg·g^(−1)(以MLVSS计)上升到18.3 mg·g^(−1)和62.5 mg·g^(−1),这可能有利于微生物在高盐环境下的生存。在AOA-MBR的运行过程中,膜组件共进行了5次清洗,而物理清洗+化学清洗的组合清洗方式对于膜污染有更好的清洗效果。

AnMBR处理高盐榨菜废水的运行效能及膜污染特性

为了解决高盐榨菜废水的处理问题,对厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane reactor,AnMBR)处理高盐榨菜废水的3个运行阶段(盐度提升阶段、负荷提升阶段和排泥运行阶段)的消化性能和膜污染特性进行了研究。结果表明,当盐度由初始的12.9 g·L^−1逐渐升高到33.5 g·L^−1左右、且负荷维持在0.5~1.0 kg·(m3·d)−1(以COD计)时,COD去除率及沼气产率随盐度的提升先下降后升高,最后分别稳定在75%和300 mL·g^−1(以COD计)以上,低负荷耐盐性驯化方式能够实现AnMBR的快速启动;当负荷逐渐增加约至7.6 kg·(m3·d)−1时,COD去除率达到80%左右,沼气产率稳定在330~380 mL·g^−1,VFA/ALK始终低于0.15,这表明AnMBR对高盐榨菜废水具有良好的处理效果和较强的运行稳定性;在排泥运行阶段,AnMBR的COD去除率和沼气产率均有明显上升,分别达到83%和400 mL·g^−1左右,这表明排泥可以提高消化性能。此外,排泥有利于减缓膜污染。SEM-EDX表征结果表明,膜面污染物中存在大量的有机物和无机盐类晶体物质,工程应用中建议采用NaClO清洗+酸清洗的组合清洗方式。以上研究结果可以为高盐榨菜废水处理工业化应用提供参考。

中试厌氧膜生物反应器对剩余污泥的消化效果

采用中试规模的内置式两级厌氧膜生物反应器对未经预处理的剩余污泥进行厌氧消化,考察其消化效能及膜运行性能。反应器分两阶段运行,第Ⅰ阶段(第1~59天)保持不排泥运行,有机负荷为0.58 kgVS/(m^3·d),挥发性固体(VS)降解率为51.7%,单位产气量为0.143 m^3/kgVS。不排泥运行条件下,反应罐内污泥总固体(TS)迅速累积到131.1 g/L,溶解性微生物产物(SMP)持续增加到27.0 mg/L。快速累积的污泥浓度及SMP使膜污染加剧,导致膜通量从1.74 L/(m^2·h)降到0.60 L/(m^2·h)。为解决此问题,第Ⅱ阶段(第60~90天)开始排泥运行,此时有机负荷为0.50 kgVS/(m^3·d),VS降解率为48.6%,单位产气量为0.139 m^3/kgVS。通过排泥,罐内污泥TS降至(50±10)g/L,明显低于不排泥状态;SMP不再增加并保持动态平衡,而且此时的膜污染得到有效缓解,膜清洗间隔延长,表明厌氧消化过程中污泥性质的变化是导致膜污染加剧的主要原因,排泥能延缓膜污染。