ASBR-MBR组合工艺处理印染废水的研究

3. 结果与分析

3.1 两系统对有机物的去除特性

3.1.1 两系统对COD去除效果

图1和图2分别为S1和S2对进水中COD的去除效果。由图可知，对于S1，采用单纯的MBR工艺时，系统进水COD变化范围不大，最大值为116.05 mg/L，最小值为89.32 mg/L，平均值为104.15 mg/L，出水COD变化范围在36.9~72.32 mg/L之间，出水COD平均值为59.35 mg/L。

MBR上清液COD在运行第9天后开始出现明显的上升趋势，这是由于膜的高效截留作用，将大分子有机物，包括溶解性微生物代谢产物(SMP)截留在反应器中，形成了大量的大分子物质的积累，因此造成MBR上清液COD值越来越高。然而随着运行时间的延长，在微生物产物的作用下，MBR内的微生物经过充分驯化，开始对大分子有机物慢慢降解，上清液COD浓度逐渐降低。

另外，当运行时间超过31 d后，MBR上清液COD又出现上升的现象，原因有两方面：(1)HRT的延长：在这段时间MBR池中的水力停留时间由原来的10 h调整至12 h，HRT的延长使反应器中底物浓度相对缺乏，微生物量相对升高，导致F/M很小，微生物间争夺营养的矛盾异常尖锐，由于底物营荞的极度贫乏导致微生物大量的死去。

同时，随着微生物内源呼吸速率的增加，又会产生大量的不可生物降解的溶解性微生物代谢产物(SMP)[6]，使得混合液上清液的COD上升;(2)温度：活性污泥中微生物的生理活动与周围的温度关系密切，在15℃~30℃温度范围内，微生物的生理活动旺盛，在此温度范围外，均会导致活性污泥反应程度受到某些不利影响[7]，而在这段时间内MBR池中的温度基本维持在11℃左右，导致活性污泥生化效果变差，所以上清液COD有所上升。

3.1.2 各系统种COD去除率的分配

图3和图4为S1和S1中COD去除率的分配情况。由图3可知，S1对COD去除率的贡献为4.9%~36.8%，平均则为26.8%，膜组件截留作用对COD去除率贡献在4.1%到37.9%之间，平均为22%左右，从而可以使总去除率达到43.1%。这说明在MBR反应器中虽然微生物对有机物的降解起主要作用，但效果并不稳定，而膜的分离作用则是保证系统出水水质稳定的关键，进一步加强了处理系统对COD的去除效果。

由图4可以看出，对于S2，即采用ASBR-MBR组合工艺时，在运行的前8天，厌氧序批式反应器去COD的去除率很低，平均为4.9%，甚至前3天还出现其上清液COD比进水高的现象，因为ASBR中的泥取自于某污水厂好氧生化池经密闭隔绝空气15天而形成的厌氧泥，其混合液种的COD较高才导致这种现象，随着系统的稳定，ASBR对COD去除率在9.5%~47%之间，平均为27%左右。膜生物反应器对COD去除率的贡献平均为31.2%，膜组件对COD去除率的贡献在12%~45.7%之间，平均为29.3%。

图5 各系统对水中色度的去除

3.3 浊度和SS的去除

浊度、SS及细菌的去除机理：膜过滤原理。中空纤维膜的分离机理是筛孔分离机理，在中空纤维膜壁上有数纳米(有制膜技术控制筛孔大小)的贯通孔，在压力驱动下，尺寸小于膜分离孔径的分子或粒子，可穿过纤维壁，而尺寸大于膜分离孔径的分子或粒子则被纤维壁所截留，从而实现大小粒子的分离[10]。

浊度是水中除溶解态的分子、离子和粒度很大的物质以外，不同大小、比重、形状的悬浮物、胶体物质和微生物等杂质对光线散射和吸收所产生的一种光学性质，是表示水质的重要物理外观指标之一。本实验S1和S2系统膜出水的浊度均小于3 NTU，原因在于产生浊度的物质的粒径一般在0.01~0.05 μm，通常远大于膜孔径。

因此，膜组件截留水中微小絮凝体，去除水中残留的悬浮固体和部分有机物的作用显著。膜生物反应器处理印染废水的浊度主要依靠膜组件的机械截留作用。

对于SS，由于膜的高效截留作用，S1和S2的出水均未检测出SS，及两系统出水清澈，无味，无可见悬浮物，这说明其出水水质项目中SS的处理效果比传统的活性污泥要好的多。同时S2在运行前期出现污泥膨胀现象，但由于膜的高效截留作用，膜出水也未检测出SS，所以不论膜生物反应器内的污泥是否膨胀，都对出水水质的SS不产生任何影响，充分体现了膜生物反应器的优越性。

3.4 铁盐的去除

S1和S2对水中铁盐的去除如图6所示。从图6中可以发现采用单纯MBR工艺(S1)时，其进水铁盐浓度为1.90 mg/L，MBR上清液中铁盐浓度为0.85 mg/L，出水铁盐浓度为0.25 mg/L，系统对铁盐的总去除率为86.8%，MBR的生化作用去除率为55.3%，膜过滤的贡献为70.6%;而采用ASBR-MBR组合工艺(S2)时，其进水铁盐浓度是1.95 mg/L，ASBR上清液中铁盐的浓度为0.72 mg/L，MBR上清液中铁盐的浓度为0.30 mg/L，出水中铁盐的浓度为0.05 mg/L，S2对水中铁盐的总去除率为97.4%，其中，ASBR贡献率为63.1%，生化系统贡献率为58.3%，膜过滤的贡献率为83.3%。这两种工艺对铁盐的去除效果都比较好，ASBR、MBR和膜组件都起到了一定的作用。

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