一体式膜生物反应器处理毛染废水的中试研究!
刘超翔黄霞文湘华刘锐钱易
采用规模为10m 3／生物反应器对某毛纺厂毛染废水的处理进行了中d 左右的一体式膜" 试研究，整个系统在现场实际条件下连续运行了160d 。试验结果表明：用此装置处理毛染废水，出水水质稳定良好。与厌氧酸化预处理的联合使用可以进一步提高系统对COD 和色度的去除效果。系统出水COD #无SS ，色度#水质明显优于该毛纺厂现有接触氧化处理工艺出水。20m g ／L ，4度，在一体式膜生物反应器中，活性污泥对污染物的去除起主要作用，而膜分离对维持稳定的系统出水" 起到了重要作用。运行期间，采用空曝气和在线药洗等措施有助于缓解膜污染程度。
关键词
生物反应器一体式膜"
毛染废水
膜污染
中试
提要
膜生物反应器是一种新兴废水处理与回用工" 艺，近年来已被逐步应用于城市污水和工业废水的
［1! 2］处理。它是用膜分离装置代替普通活性污泥法
低，占地更为紧凑的优点。在国外已有一些应用实例，国内有关研究还较少。清华大学已将它应用在
［4! 5］生活污水和浴室废水的处理中，并且在实践中
中的二沉池，不仅能高效地进行固液分离，取得可直接回用的出水水质；而且膜的截留作用有利于在生物反应器内维持高浓度的微生物量，从而提高了处理装置的容积负荷，节省占地面积；还有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留和生长，增强硝化作用。此外，产泥量少，运行管理方便。
生物反应器可分为按照膜组件的设置位置，膜" 分置式和一体式两类。一体式膜生物反应器是将" 膜组件直接置入生物反应器内，通过对膜的抽吸，使
［3］。与分置式膜混合液经膜过滤而得到过滤出水"
取得了很好的效果。
北京某毛纺织厂每年废水排放量约150万m 3。废水主要来源于精染和毛条两大车间的染色洗呢、煮呢废水。生产过程中主要使用分散、酸性、媒介、直接、中性、活性染料等，使用的辅料有食盐、洗涤剂、醋酸、元明粉、红矾、硫酸、平平加、拉开粉、烧碱染料、悬浮物等。废水中的主要污染物质为COD 、
和硫化物。该厂所采用的废水处理工艺为生物接触氧化法工艺，出水COD 、SS 和色度偏高。本研究的
目的是探讨一体式膜生物反应器工艺对毛染废水
" 生物反应器相比，一体式膜生物反应器具有能耗处理的可行性和有关技术参数。"
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
16I T W s ，G A lbers ，et al .Identification o f trace or g ann ics i n a treat-m ent lubrication o il y refi ner y W asteW ater . w at S ci T echno l ，1994，29（：9）187! 194
17H o l g er G ulu g as ，M ar g rit R e ich. O r g an ic C om p ounds at d iff erent
sta g es of a refi ner y W asteW ater treat m ent p lant . w at S ci T echno l ，（：1995，327）119! 12618E l m aleh S ，G haffo r .C ro ss -floW U F o f h y drocarbon and b io lo g ical so li d
（：m i xed sus p ens ion. N J o f M e m brane S ci ，1996，1181）111! 120朱又春. 工业废水处理水回用技术的研究进展. 环境保19方战强，
护，（：1999，7）16! 17顾温国，等. 水中难降解有机物氧化处理技术的研究现状和20齐军，
发展趋势. 环境保护，（：2000，3）17! 1921曾科. 石化污水深度净化回用的可行性. 工业水处理，1999，19（：4）14! 18
李本高. 炼油厂污水回用于循环冷却水系统的前景探讨. 22张文星，
石化工业水处理技术，（：1998，43）32! 3523刘士永. 石化污水回用于循环冷却水技术. 石化工业水处理技术，
（：1997，31）33! 3924张青. 锦州石化公司炼油厂污水回用于循环水的探索. 石化工业水处理技术，（：1998，42）34! 36王春芝. 膜法炼油污水回收利用工艺及设备. 专利申请25韩春来，号：分类号：99112689.0，C 02F 1／52，1999.10.27王永杰. 工业污水回用于循环冷却水. 工业用水与废水，26赵秀云，
（：2000，311）32! 34
" 作者通讯处：300280天津市大港油田博士后工作站电话：（022）25973435修回日期：2001" 10" 29
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No. 22002
! 试验装置与试验方法1. 1试验工艺流程
一体式膜生物反应器处理毛染废水的中试装!
置设在北京某毛纺织厂废水处理站。其工艺流程见图1。该装置由厌氧反应器和好氧反应器组成。厌氧反应器有效容积1. 44m 3，填充15c m S@C球形悬浮填料，填充率为30%" 40%。好氧反应器有约90d 。第二阶段：连接并启动厌氧段，进行完整的
厌氧好氧处理过程，试验进行了70d 。试验条件见! 表2。
项目
表" 中试试验条件
运行时间／／（m 2・d 厌氧HRT ／h 好氧HRT ／h 膜通量L ／h
）
26
005. 5" 114. 74. 2" 3. 2" 6. 67. 7" 8. 7第一阶段
44效容积1. 6m 3，内置聚乙烯中空纤维膜组件11块，每块膜组件的面积为4m 2
，膜总面积44m 2
。膜组件下设穿孔管曝气。膜组件采用间歇运行，抽吸频
率为开13m i n ，关4m i n 。水银压差计用于监测在
运行过程中膜过滤压力的变化。液位控制器用于控制好氧反应器液面的恒定。来水先经1mm 孔径的滤网去除废水中的粗大悬浮物后流入到厌氧反应器，后再进入好氧生物反应器。废水中的有机物被反应器中的微生物分解，混合液在抽吸泵抽吸下经
膜过滤后形成处理出水。
中试废水水质
COD ／m g ／L BOD ／m g ／L TOC ／m g ／L 色度／度! ! 120! " 25055" 6030S S ! ／m ! g ／! L
! ! ! ! ! p H
! ! ! ! 硫化物! ! " ! 55／m ! g ! ／
L
! 10C r
! " 406+! ／m ! g ／! L
! 20" 40
6. 8" 7. 5
0. 102
0. 005
3
试验条件
整个中试分两个阶段进行。第一阶段：反应器
厌氧段未启动，只对废水进行好氧处理，试验进行了
2003. 012. 0第二阶段
70
3. 6
4. 0
9. 1
4
测试项目与方法
测试项目包括COD ，色度，好氧反应器内的
M LSS ，
均采用标准方法进行监测［6］。试验结果与分析
1
COD 去除效果
图2和图3分别显示了试验期间不同阶段膜!
生物反应器进出水、生物反应器上清液中COD 浓度的变化情况以及生物反应器和整个系统对COD 的去除效果。
给水排水V o l. 28
No. 2
2002
57
1. " 2. 1.
期的3h ，最终达到系统最大处理量12m 3／d 。
（活性污泥对COD 的去除起到了重要作用。2）在进水COD 变化较大的情况下，生物反应器内活性污泥的效能仍发挥得很好。除个别情况外，生物反应器上清液的COD 均可维持在70m g ／L 以下。（膜对系统的稳定出水起到了决定性作用。3）尽管系统进水水质变化极大，COD 从100m g ／L 变化到250m g ／L ，但膜出水COD 却始终稳定在40g ／L 左右，
平均去除率为82%。为了探讨厌氧预处理对COD 的处理效果，第d 后，
启动了厌氧段，其COD 处理效果如图2的段所示。可以看出，连接厌氧段后，整个膜! 生物反应器系统对COD 的去除效率有所提高，生物反应器上清液COD 维持在40m g ／L 左右，
出水COD 稳定在20m g ／L 以下，去除率达到89%。虽然厌氧段对COD 的去除率很低，但厌氧酸化菌对废水中的一些难降解有机物，如各类染料，进行了酸化水解作用，将其转变成为易降解的化合物，有利于后续的好氧处理。该阶段反应器的水力停留时间为：厌氧段6h ，
好氧段4. 0h 。从图3可以看出，整个膜! 生物反应器系统对的去除效率很高，为80%" 96%。生物反应器
处理率在30%" 85%之间，波动较大。膜分离对COD 的去除效率随生物反应器性能的好坏而变化，膜分离的截留作用弥补了生物反应器处理性能的不稳定，提高了反应器耐冲击负荷能力，使总的去除效率保持在较高水平。
2色度去除效果
试验期间膜! 生物反应器进、出水色度随时间的变化情况见图4
。
58给水排水V o l . 28N o . 22002
膜出水平均水质
项目
COD
BOD
TOC
色度S S
／m g ／L ／m g ／L ／m g ／L ／度／m g ／L 进水[1**********]第膜出水31
3
15
15
! 1
#毛纺织厂处阶理出水
95
9
20
11
10
段
膜系统平均去除率／%82946348" 99进水[1**********]第膜出水17
2
9
2
! 1
$毛纺织厂处阶理出水90
7
17
9
8
段膜系统平均去除率／%
89
96
74
86
" 99
膜!
生物反应器在厌氧段未启动前，对色度的去除效果与毛纺织厂生物接触氧化工艺比较接近，出水色度都在5" 20度之间波动。但厌氧段启动后，膜!
生物反应器出水色度逐渐降低到4度以下，平均为2度，低于同期毛纺织厂出水色度。
#$膜通量和膜过滤压差的变化图5表示膜! 生物反应器系统运行过程中膜过滤压差与膜通量随时间的变化情况。
试验中膜通量由小到大逐渐提高。首先将膜通量控制在3. 2L ／（m 2・h ），然后逐步增大至6. 6L ／m 2・h ）、8. 8L ／（m 2・h ），最后稳定在12L ／（m 2・h ）
不m 90II 3. COD COD COD 2. " （
989
" 作者通讯处： 84清华大学环境科学与工程系环境模拟与
污染控制国家重点联合实验室电话：（ ） 9 呼 989 收稿日期： ! 8!
给水排水V o l. 28
No. 22002
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一体式膜-生物反应器处理毛染废水的中试研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
刘超翔， 黄霞， 文湘华， 刘锐， 钱易
清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室给水排水
WATER & WASTEWATER ENGINEERING2002,28(2)48次
参考文献(6条)
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5. 刘锐;黄霞;陈吕军;钱易 一体式膜-生物反应器处理洗浴污水的中试研究报告[期刊论文]-中国给水排水 2001(01)6. 刘锐;黄霞;钱易 一体式膜-生物反应器处理生活污水的中试研究[期刊论文]-给水排水 1999(01)
本文读者也读过(4条)
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31. 崔正国 固定化和膜生物反应器技术处理海水冲厕污水初步研究[学位论文]硕士 200532. 范正虹 膜-生物反应器在线超声清洗的特性研究[学位论文]硕士 2005
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37. 安忠军 壳聚糖的化学改性及在染料废水中的脱色研究[学位论文]硕士 2005
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43. 李涛 内循环膜生物反应器及其在污水回用处理中的应用研究[学位论文]硕士 200444. 张开海 淹没式膜生物反应器处理城市污水和回用的中试研究[学位论文]硕士 200445. 李谦 间歇循环式膜生物反应器处理生活污水的试验研究[学位论文]硕士 200446. 佟娟 膜生物反应器处理聚酯废水的中试研究[学位论文]硕士 2004
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一体式膜生物反应器处理毛染废水的中试研究!
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关键词
生物反应器一体式膜"
毛染废水
膜污染
中试
提要
膜生物反应器是一种新兴废水处理与回用工" 艺，近年来已被逐步应用于城市污水和工业废水的
［1! 2］处理。它是用膜分离装置代替普通活性污泥法
低，占地更为紧凑的优点。在国外已有一些应用实例，国内有关研究还较少。清华大学已将它应用在
［4! 5］生活污水和浴室废水的处理中，并且在实践中
中的二沉池，不仅能高效地进行固液分离，取得可直接回用的出水水质；而且膜的截留作用有利于在生物反应器内维持高浓度的微生物量，从而提高了处理装置的容积负荷，节省占地面积；还有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留和生长，增强硝化作用。此外，产泥量少，运行管理方便。
生物反应器可分为按照膜组件的设置位置，膜" 分置式和一体式两类。一体式膜生物反应器是将" 膜组件直接置入生物反应器内，通过对膜的抽吸，使
［3］。与分置式膜混合液经膜过滤而得到过滤出水"
取得了很好的效果。
北京某毛纺织厂每年废水排放量约150万m 3。废水主要来源于精染和毛条两大车间的染色洗呢、煮呢废水。生产过程中主要使用分散、酸性、媒介、直接、中性、活性染料等，使用的辅料有食盐、洗涤剂、醋酸、元明粉、红矾、硫酸、平平加、拉开粉、烧碱染料、悬浮物等。废水中的主要污染物质为COD 、
和硫化物。该厂所采用的废水处理工艺为生物接触氧化法工艺，出水COD 、SS 和色度偏高。本研究的
目的是探讨一体式膜生物反应器工艺对毛染废水
" 生物反应器相比，一体式膜生物反应器具有能耗处理的可行性和有关技术参数。"
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
16I T W s ，G A lbers ，et al .Identification o f trace or g ann ics i n a treat-m ent lubrication o il y refi ner y W asteW ater . w at S ci T echno l ，1994，29（：9）187! 194
17H o l g er G ulu g as ，M ar g rit R e ich. O r g an ic C om p ounds at d iff erent
sta g es of a refi ner y W asteW ater treat m ent p lant . w at S ci T echno l ，（：1995，327）119! 12618E l m aleh S ，G haffo r .C ro ss -floW U F o f h y drocarbon and b io lo g ical so li d
（：m i xed sus p ens ion. N J o f M e m brane S ci ，1996，1181）111! 120朱又春. 工业废水处理水回用技术的研究进展. 环境保19方战强，
护，（：1999，7）16! 17顾温国，等. 水中难降解有机物氧化处理技术的研究现状和20齐军，
发展趋势. 环境保护，（：2000，3）17! 1921曾科. 石化污水深度净化回用的可行性. 工业水处理，1999，19（：4）14! 18
李本高. 炼油厂污水回用于循环冷却水系统的前景探讨. 22张文星，
石化工业水处理技术，（：1998，43）32! 3523刘士永. 石化污水回用于循环冷却水技术. 石化工业水处理技术，
（：1997，31）33! 3924张青. 锦州石化公司炼油厂污水回用于循环水的探索. 石化工业水处理技术，（：1998，42）34! 36王春芝. 膜法炼油污水回收利用工艺及设备. 专利申请25韩春来，号：分类号：99112689.0，C 02F 1／52，1999.10.27王永杰. 工业污水回用于循环冷却水. 工业用水与废水，26赵秀云，
（：2000，311）32! 34
" 作者通讯处：300280天津市大港油田博士后工作站电话：（022）25973435修回日期：2001" 10" 29
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! 试验装置与试验方法1. 1试验工艺流程
一体式膜生物反应器处理毛染废水的中试装!
置设在北京某毛纺织厂废水处理站。其工艺流程见图1。该装置由厌氧反应器和好氧反应器组成。厌氧反应器有效容积1. 44m 3，填充15c m S@C球形悬浮填料，填充率为30%" 40%。好氧反应器有约90d 。第二阶段：连接并启动厌氧段，进行完整的
厌氧好氧处理过程，试验进行了70d 。试验条件见! 表2。
项目
表" 中试试验条件
运行时间／／（m 2・d 厌氧HRT ／h 好氧HRT ／h 膜通量L ／h
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005. 5" 114. 74. 2" 3. 2" 6. 67. 7" 8. 7第一阶段
44效容积1. 6m 3，内置聚乙烯中空纤维膜组件11块，每块膜组件的面积为4m 2
，膜总面积44m 2
。膜组件下设穿孔管曝气。膜组件采用间歇运行，抽吸频
率为开13m i n ，关4m i n 。水银压差计用于监测在
运行过程中膜过滤压力的变化。液位控制器用于控制好氧反应器液面的恒定。来水先经1mm 孔径的滤网去除废水中的粗大悬浮物后流入到厌氧反应器，后再进入好氧生物反应器。废水中的有机物被反应器中的微生物分解，混合液在抽吸泵抽吸下经
膜过滤后形成处理出水。
中试废水水质
COD ／m g ／L BOD ／m g ／L TOC ／m g ／L 色度／度! ! 120! " 25055" 6030S S ! ／m ! g ／! L
! ! ! ! ! p H
! ! ! ! 硫化物! ! " ! 55／m ! g ! ／
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! 10C r
! " 406+! ／m ! g ／! L
! 20" 40
6. 8" 7. 5
0. 102
0. 005
3
试验条件
整个中试分两个阶段进行。第一阶段：反应器
厌氧段未启动，只对废水进行好氧处理，试验进行了
2003. 012. 0第二阶段
70
3. 6
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9. 1
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测试项目与方法
测试项目包括COD ，色度，好氧反应器内的
M LSS ，
均采用标准方法进行监测［6］。试验结果与分析
1
COD 去除效果
图2和图3分别显示了试验期间不同阶段膜!
生物反应器进出水、生物反应器上清液中COD 浓度的变化情况以及生物反应器和整个系统对COD 的去除效果。
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1. " 2. 1.
期的3h ，最终达到系统最大处理量12m 3／d 。
（活性污泥对COD 的去除起到了重要作用。2）在进水COD 变化较大的情况下，生物反应器内活性污泥的效能仍发挥得很好。除个别情况外，生物反应器上清液的COD 均可维持在70m g ／L 以下。（膜对系统的稳定出水起到了决定性作用。3）尽管系统进水水质变化极大，COD 从100m g ／L 变化到250m g ／L ，但膜出水COD 却始终稳定在40g ／L 左右，
平均去除率为82%。为了探讨厌氧预处理对COD 的处理效果，第d 后，
启动了厌氧段，其COD 处理效果如图2的段所示。可以看出，连接厌氧段后，整个膜! 生物反应器系统对COD 的去除效率有所提高，生物反应器上清液COD 维持在40m g ／L 左右，
出水COD 稳定在20m g ／L 以下，去除率达到89%。虽然厌氧段对COD 的去除率很低，但厌氧酸化菌对废水中的一些难降解有机物，如各类染料，进行了酸化水解作用，将其转变成为易降解的化合物，有利于后续的好氧处理。该阶段反应器的水力停留时间为：厌氧段6h ，
好氧段4. 0h 。从图3可以看出，整个膜! 生物反应器系统对的去除效率很高，为80%" 96%。生物反应器
处理率在30%" 85%之间，波动较大。膜分离对COD 的去除效率随生物反应器性能的好坏而变化，膜分离的截留作用弥补了生物反应器处理性能的不稳定，提高了反应器耐冲击负荷能力，使总的去除效率保持在较高水平。
2色度去除效果
试验期间膜! 生物反应器进、出水色度随时间的变化情况见图4
。
58给水排水V o l . 28N o . 22002
膜出水平均水质
项目
COD
BOD
TOC
色度S S
／m g ／L ／m g ／L ／m g ／L ／度／m g ／L 进水[1**********]第膜出水31
3
15
15
! 1
#毛纺织厂处阶理出水
95
9
20
11
10
段
膜系统平均去除率／%82946348" 99进水[1**********]第膜出水17
2
9
2
! 1
$毛纺织厂处阶理出水90
7
17
9
8
段膜系统平均去除率／%
89
96
74
86
" 99
膜!
生物反应器在厌氧段未启动前，对色度的去除效果与毛纺织厂生物接触氧化工艺比较接近，出水色度都在5" 20度之间波动。但厌氧段启动后，膜!
生物反应器出水色度逐渐降低到4度以下，平均为2度，低于同期毛纺织厂出水色度。
#$膜通量和膜过滤压差的变化图5表示膜! 生物反应器系统运行过程中膜过滤压差与膜通量随时间的变化情况。
试验中膜通量由小到大逐渐提高。首先将膜通量控制在3. 2L ／（m 2・h ），然后逐步增大至6. 6L ／m 2・h ）、8. 8L ／（m 2・h ），最后稳定在12L ／（m 2・h ）
不m 90II 3. COD COD COD 2. " （
989
" 作者通讯处： 84清华大学环境科学与工程系环境模拟与
污染控制国家重点联合实验室电话：（ ） 9 呼 989 收稿日期： ! 8!
给水排水V o l. 28
No. 22002
59
一体式膜-生物反应器处理毛染废水的中试研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
刘超翔， 黄霞， 文湘华， 刘锐， 钱易
清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室给水排水
WATER & WASTEWATER ENGINEERING2002,28(2)48次
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