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厌氧膜生物反应器的工程化应用
城市污水处理
目前关于厌氧膜生物反应器应用于城市污水处理的研究还停留在中试规模,尚无实际工程化案例,中试的结果表明其处理性能与小试规模下类似。除了前文提到的McCarty和Bae研究小组外,西班牙的一个小组也在中温下采用厌氧膜生物系统处理生活污水,它由1个厌氧池和2个膜池组成,总体积为2.5m3,进水COD平均浓度为445mg/L左右,硫酸盐平均浓度为99mg/L左右。处理结果表明系统COD平均去除率可以达到87%。
由于进水硫酸盐浓度较高,硫酸盐还原菌和甲烷菌竞争碳源,极大影响了沼气产量,产气中甲烷含量维持在55%左右。在中试试验期间,膜组件的运行效果稳定,没有出现不可逆污染,间歇出水、反冲洗和沼气喷射有利于延缓膜污染。
图3Gimenez等人采用的厌氧膜生物反应器中试装置
上述中试实验是在中温环境条件下进行的,而实际生活污水的水温常因时、因地而变,若要将反应器维持在中温条件需要消耗巨大的能量。因此,研究组将一个容积为160L的UASB和150L的膜反应器进行串联,考察了该系统在低温下对城市污水的长期处理效果。当在容积负荷为2-2.5kgCOD/m3运行时,系统COD去除率达到87%。
对比目前的几个中试反应器运行结果,可以看出基于流化床反应器为核心的厌氧膜生物系统的性能最佳。与传统的UASB等厌氧反应器相比,流化床内的填料在流动时可以强化微生物与液相间的传质,加速反应器过程从而提高去除效果。此外,填料与膜表面的碰撞剪切比单纯的水力剪切力要大,可显著缓解和改善膜污染问题,可谓达到了一举两得的功效。但是流化床反应器的运行也有弊端,由于长期高强度的回流,膜材料的损伤比其它系统的要严重得多,这降低了膜的使用寿命。
工业废水处理
厌氧膜生物反应器的工程化应用城市污水处理图21996-2015年间厌氧膜生物反应器的SCI发文量图3Gimenez等人采用的厌氧膜生物反应器中试装置对比目前的几个中试反应器运行结果,可以看出基于流化床反应器为核心的厌氧膜生物系统的性能最佳。与传统的UASB等厌氧反应器相比,流化床内的填料在流动时可以强化微生物与液相间的传质,加速反应器过程从而提高去除效果。
此外,填料与膜表面的碰撞剪切比单纯的水力剪切力要大,可显著缓解和改善膜污染问题,可谓达到了一举两得的功效。但是流化床反应器的运行也有弊端,由于长期高强度的回流,膜材料的损伤比其它系统的要严重得多,这降低了膜的使用寿命。工业废水处理厌氧膜生物系统应用在工业废水处理的案例较多,很多公司和企业由于自身规模的扩张导致废水处理需求的增大,这就需要在原有废水处理设施的基础上进行升级改造。
从节省占地以及出水水质的角度来说,厌氧膜生物系统提供了一个非常好的解决方案。其中的一个案例是位于美国马萨诸塞州马尔伯勒市一家食品制造企业,该企业由于业务扩张需要对原有的处理系统进行升级改造来提高处理能力。但是由于场地空间有限,这就要求升级改造需要在不显著增加系统占地的情况下满足新的处理要求,并且尽可能得节省运行能耗。
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