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1、最新水处理工艺开发与应用研最新水处理工艺开发与应用研究的英文论文内容介绍与点评究的英文论文内容介绍与点评Application of A/O-MBR for treatment of digestate from anaerobic digestion of cow manure应用应用A/O-MBR工艺处理牛粪工艺处理牛粪厌氧消化产生的消化液厌氧消化产生的消化液Author：Gong,W.J.Li,W.Z.Liang,H.Year：2010Journal：Chemical Technology and Biotechnology背景背景畜牧业的增长引起了对奶牛、猪类及农畜牧业的增长引起了对奶
2、牛、猪类及农场家禽等产生的大量动物废物安全处置场家禽等产生的大量动物废物安全处置的需求。的需求。厌氧消化广泛的应用于动物性杂肥的生厌氧消化广泛的应用于动物性杂肥的生物转化技术。但厌氧消化技术如果要发物转化技术。但厌氧消化技术如果要发展成为一种有效的环境良好的动物性杂展成为一种有效的环境良好的动物性杂肥的处理技术，则消化池中发生的湿式肥的处理技术，则消化池中发生的湿式厌氧消化过程所产生的废水需要仔细处厌氧消化过程所产生的废水需要仔细处理后才能排放。理后才能排放。MBR一直广泛的应用于市政及工业废水一直广泛的应用于市政及工业废水处理。它含有高浓度的混合液悬浮固体，处理。它含有高浓度的混合液悬浮固体
3、，其产出的剩余污泥量较少，污染物去除效其产出的剩余污泥量较少，污染物去除效率和水的回收率高。与传统技术相比，率和水的回收率高。与传统技术相比，MBR的优势包括减少水的停留时间，最的优势包括减少水的停留时间，最大限度地减少污泥生产量，同时保持反应大限度地减少污泥生产量，同时保持反应器中高的活性污泥浓度。该工艺也能处理器中高的活性污泥浓度。该工艺也能处理较宽范围内的水质波动，并且出水可作为较宽范围内的水质波动，并且出水可作为非饮用水直接回用。然而，膜上的污垢仍非饮用水直接回用。然而，膜上的污垢仍然是制约然是制约MBRs广泛应用的主要障碍。广泛应用的主要障碍。消化液作为一种高浓度的废水（消化液作为一
4、种高浓度的废水（N，COD的浓度的浓度高，水质波动较大），光用高，水质波动较大），光用MBR处理消化液难以处理消化液难以得到满意的效果。文献表明，在处理高浓度的废得到满意的效果。文献表明，在处理高浓度的废水时，添加缺氧组件（或厌氧水时，添加缺氧组件（或厌氧-缺氧）可以维持缺氧）可以维持COD的高去除率。的高去除率。A/O-MBR工艺已应用于印染废工艺已应用于印染废水，高硝酸盐废水，焦化废水等其他类型的废水水，高硝酸盐废水，焦化废水等其他类型的废水处理。然而，应用处理。然而，应用A/O-MBR工艺处理厌氧消化产工艺处理厌氧消化产生的消化液尚未见报道。生的消化液尚未见报道。本文研究的目的是通过实验
5、室研究评估本文研究的目的是通过实验室研究评估A/O-MBR工艺处理牛粪料的湿式厌氧消化产生的消化液的工艺处理牛粪料的湿式厌氧消化产生的消化液的效率，目标是同时消除消化液中的效率，目标是同时消除消化液中的COD和氨氮。和氨氮。材料与方法材料与方法实验设计实验设计上图所示为实验室建立的一个连续处理消化液上图所示为实验室建立的一个连续处理消化液（奶牛粪料经厌氧消化处理后沉淀（奶牛粪料经厌氧消化处理后沉淀24h提取的上提取的上清液）的清液）的A/O-MBR工艺。该工艺由一个缺氧反应工艺。该工艺由一个缺氧反应器（有效容积器（有效容积14.0L，完全混合）、一个好养反应，完全混合）、一个好养反应器（有效容
6、积器（有效容积30.0L，完全混合）、一个浸入的膜，完全混合）、一个浸入的膜生物反应器、一个超滤膜组件（中空纤维，聚偏生物反应器、一个超滤膜组件（中空纤维，聚偏二氟乙烯，孔径二氟乙烯，孔径0.2m，膜面积，膜面积0.2）组成。搅）组成。搅拌器安装在缺氧区，用于混合污泥。实验测得拌器安装在缺氧区，用于混合污泥。实验测得A/O-MBR工艺缺氧及好氧反应器的最适水力保持工艺缺氧及好氧反应器的最适水力保持时间（时间（HRT）分别为）分别为13.0h，22.0h，过膜流量为，过膜流量为5L/m2h，回流率为，回流率为300%。运行期间。运行期间A/O-MBR工艺缺氧和好氧反应器的平均工艺缺氧和好氧反应器
7、的平均MLSS为为5.1 0.8 g/L，平均，平均MLVSS浓度为浓度为3.60.4 g/L(n=27,27 为实验过程中水样测试次数为实验过程中水样测试次数)，实验过程无污泥的，实验过程无污泥的排放。排放。废水的特征参数废水的特征参数取样和分析方法取样和分析方法 每每4天取一次样，所取样品包括流入和流出天取一次样，所取样品包括流入和流出缺氧反应器的水样、好氧反应器中的混合缺氧反应器的水样、好氧反应器中的混合液以及经液以及经A/O-MBR处理后的水样。传统参处理后的水样。传统参数如数如pH、COD、NH4+-N,PO43-P,MLSS和和MLVSS的测定采用标准分析方法，应用的测定采用标准分
8、析方法，应用DO仪仪pH计监测好氧反应器中悬浮液的计监测好氧反应器中悬浮液的DO和和pH值。值。实验过程实验过程 实验中用恒温控制器调节每个反应器的温度实验中用恒温控制器调节每个反应器的温度22.5。应用。应用100 g/L的的Na2CO3 溶液抵消消化作溶液抵消消化作用损失的碱度，用用损失的碱度，用pH控制器维持好氧反应器中的控制器维持好氧反应器中的pH值在。为了使膜上积垢最少，两个流出泵都是值在。为了使膜上积垢最少，两个流出泵都是间歇地运行，即运行间歇地运行，即运行8min，静止，静止2min。原始活性。原始活性污泥取自当地的污水处理厂，初始污泥浓度大约污泥取自当地的污水处理厂，初始污泥浓
9、度大约为为5200mg/L。缺氧区的溶解氧浓度。缺氧区的溶解氧浓度0.2 mg/L，好氧区为好氧区为 3.04.0 mg/L。经过。经过3周调试后，周调试后，A/O-MBR工艺达到稳定的性能。当工艺达到稳定的性能。当IMBR的的TMP达到达到400kPa时，则对膜进行离线化学清洗以恢复膜通时，则对膜进行离线化学清洗以恢复膜通量，洗涤剂用量，洗涤剂用H2SO4,NaOH,and NaClO。结果与讨论COD的去除的去除 上图所示为上图所示为A/O-MBR工艺进水与出水的工艺进水与出水的COD浓度浓度和去除率。整个实验过程中，进水和去除率。整个实验过程中，进水COD的浓度保的浓度保持在持在2893
10、-4453 mg/L，COD的去除率很稳定，的去除率很稳定，平均去除率维持在平均去除率维持在96.3%。在开始的。在开始的20天，天，COD的去除率不稳定，出水的去除率不稳定，出水COD的浓度介于的浓度介于557-155mg/L之间。这是因为在工艺的启动和微生物之间。这是因为在工艺的启动和微生物的驯化阶段，缺氧和好氧反应器中微生物种群相的驯化阶段，缺氧和好氧反应器中微生物种群相对较少，对较少，COD的去除主要依靠膜的物理截获和反的去除主要依靠膜的物理截获和反应器中高浓度活性污泥的吸附作用，这个阶段的应器中高浓度活性污泥的吸附作用，这个阶段的平均去除率为平均去除率为89.4。在运行稳定期，平均。
11、在运行稳定期，平均COD的去除率为的去除率为98.1，平均出水，平均出水COD浓度为浓度为72.0 mg/L。这表明，应用。这表明，应用A/O-MBR工艺能稳定的去工艺能稳定的去除有机物。相比进水而言，出水除有机物。相比进水而言，出水COD浓度并没有浓度并没有表现出较大的波动，这表明表现出较大的波动，这表明A/O-MBR工艺对工艺对COD去除不随进水去除不随进水COD浓度的变化而变化。浓度的变化而变化。生物脱生物脱N 图三所示为图三所示为A/O-MBR工艺消化作用的性能。工艺消化作用的性能。该工艺中该工艺中NH4+-N的平均去除率为的平均去除率为98.1，整个实验中进水整个实验中进水NH4+-
12、N的浓度为的浓度为380-655 mg/L。开始的。开始的20天，天，NH4+-N的去除率不稳的去除率不稳定，波动幅度较大。整个实验期间出水中定，波动幅度较大。整个实验期间出水中NH4+-N的平均浓度保持在的平均浓度保持在9.1mg/L。在稳。在稳定期（第定期（第21天至天至120天），天），NH4+-N的平均的平均去除率达到去除率达到99.1，平均出水浓度约为，平均出水浓度约为4.6mg/L，P的去除的去除A/O-MBR工艺中，进水的工艺中，进水的PO43-P浓度为，浓度为，而出水中的平均浓度低于而出水中的平均浓度低于10mg/L，这表明，这表明，这个工艺从第这个工艺从第20天起后性能非常稳
13、定。工天起后性能非常稳定。工艺中艺中PO43-P的平均去除率为的平均去除率为76.6%。在缺氧条件下，定期观察到在缺氧条件下，定期观察到PO43-P的释放，的释放，缺氧反应器中平均缺氧反应器中平均PO43-P浓度为浓度为70.2 mg/L，高于进水的浓度，而出水中，高于进水的浓度，而出水中PO43-P浓度低于浓度低于10.0mg/L，这表明，这表明PO43-P的吸的吸附率非常高。附率非常高。膜上污垢的清除膜上污垢的清除使用的清洗剂分为三大类：强碱（使用的清洗剂分为三大类：强碱（NaOH）、强）、强氧化剂（氧化剂（NaClO）以及强酸（）以及强酸（H2SO4）。强碱）。强碱引起引起pH值剧烈变化
14、，促进化学方法处理沉积物，值剧烈变化，促进化学方法处理沉积物，增加污染物和膜的静电斥力。强氧化剂在莫种增加污染物和膜的静电斥力。强氧化剂在莫种程度上能促进污垢物的水解，而酸性去垢剂是程度上能促进污垢物的水解，而酸性去垢剂是通过打破污垢物与表面的化学键。通过打破污垢物与表面的化学键。实验中当实验中当TMP达到达到400kPa时，则用三种清洗剂时，则用三种清洗剂0.05%NaClO、0.5%NaOH和和0.5%H2SO4进进行化学清洗。行化学清洗。清洗膜上的污垢清洗膜上的污垢上表所示为进行化学清洗后的膜通量恢复上表所示为进行化学清洗后的膜通量恢复率（在相同的初始率（在相同的初始TMP下，清洗后的透
15、水下，清洗后的透水性与初始透水性的比值）。性与初始透水性的比值）。显然，在相同条件下，清洗效率很大程度显然，在相同条件下，清洗效率很大程度上取决于清洗剂的清洗机制。分别用上取决于清洗剂的清洗机制。分别用0.05%NaClO溶液和溶液和0.5%H2SO4溶液浸泡溶液浸泡30h后，膜通量恢复率分别为后，膜通量恢复率分别为64.5和和55.1%。膜通量恢复率并不理想，但用碱性。膜通量恢复率并不理想，但用碱性的的0.5的的NaOH溶液浸泡溶液浸泡30h后，膜通量恢后，膜通量恢复率为复率为95.2%。清洗周期大约每。清洗周期大约每120天清洗天清洗一次。一次。应用好氧应用好氧/厌氧膜生物反应系统来处理牛
16、粪厌氧膜生物反应系统来处理牛粪厌氧消化所产生的发酵液。对厌氧消化所产生的发酵液。对A/O-MBR系系统去除统去除N、COD、P的性能的研究表明：的性能的研究表明：NH4+-N、COD、PO43-P的平均去除率分的平均去除率分别为别为98.1%、96.3%、76.6%。A/O-MBR系统中污染的膜用系统中污染的膜用NaOH浸泡浸泡30h可以有效可以有效地清除干净。地清除干净。本研究表明应用本研究表明应用A/O-MBR工艺处理牛粪厌工艺处理牛粪厌氧消化系统中产生的发酵液在技术上是可氧消化系统中产生的发酵液在技术上是可行的，使得处理动物性杂肥湿式厌氧消化行的，使得处理动物性杂肥湿式厌氧消化过程成为一种环境上可以接受的方法。过程成为一种环境上可以接受的方法。