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MBR膜工艺处理在生物发酵废水处理中的工程应用许永福迈纳德膜技术(厦门)有限公司，厦门361022摘要：采用VTBR+MBR工艺处理木糖醇发酵废水。运行结果显示，针对生物发酵废水的高浓度有机污染，通过清洗颗粒的加入及工艺参数的调整，该工艺能够稳定运行，对COD的去除率超过90%，NH3-N去除率超过90%，出水水质达到了《国家污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准，出水排放到市政污水管网。关键词：发酵废水，VTBR+MBR，PES膜材料，反冲洗1、引言厦门某生物科技有限公司主要从事木糖发酵提取木糖醇、阿拉伯糖和核糖等产品及深度加工。其生产废水主要来自于发酵和提取车间，包括清洗发酵罐废水，提取工段顶膜用水，清洗膜系统废水，离子交换废水。水中含有发酵过程中未参与发酵的色素，大分子蛋白质等有机杂质。由于发酵过程中需要加入营养盐给发酵菌提供养分，在发酵完毕后，多余的营养盐也会流入废水中形成污染物。厦门是旅游城市，对生产企业废水排放要求严格。鉴于对水质要求高，且处理场地紧张，决定采用VTBR+MBR作为处理工艺。MBR工艺具有固液分离效率高，出水水质好，处理效率高，占地空间小，运行管理自动化程度高等特点。目前常用的高分子有机膜材料有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、聚丙烯（PP）。考虑到PES化学稳定性较强，工业废水需要进行频繁的化学清洗及反冲洗，污泥比较容易发生污堵，决定采用德国M-N公司的可反冲洗平板MBR（膜生物反应器）。该工程投产运行后结果表明，不仅达到原设计要求，而且解决了该公司占地严重不足的局面，运行费用节约。2、工程设计2.1水量与水质经过工艺测算，确定该系统设计水量为330m3/d。进出水水质见表1表一进出水水质mg/L项目CODcrBOD5SS总磷NH3-NpH进水≤4000≤1500≤150≤5≤1005.0～10.0出水≤100≤10≤10≤0.5≤156.0～9.0由表一可见，出水达到《国家污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级A标准。2.2工艺流程由于污水有机物浓度高，生化性较好BOD5/CODcr＝0.38（〉0.3）,故可以用生化法处理。由于废水中悬浮物浓度较高，在进入生化系统之前进行了混凝沉淀的预处理，将大部分ss通过物化的方法去除。同时考虑到用地紧张，故采用VTBR+MBR工艺进行处理。离交废水水中含有的酸碱，如果直接流入生化池和后续的MBR反应池，容易影响微生物的生长，同时无机盐达到一定浓度有结垢的倾向造成膜孔堵塞，轻则造成污染，长期化学清洗影响膜使用寿命。故在此次设计中采用了可以反冲洗的Bio－Cel平板膜，在结垢形成的时候使用在线清洗方法生化处理系统的正常运行。具体工艺流程见图1。废水厌氧VTBR中和反应器离交废水水解酸化池剩余污泥处理好氧VTBR出水排放好氧MBR格栅综合污染废水混凝沉淀图1工艺流程图综合污染废水从车间排放后，通过5mm的细格栅后进入调节池。酸碱废水含盐量较高，通过中和反应器脱氮除磷后进入调节池和综合污染废水混合。调节池污水混合均匀后通过二级垂直折流生化反应器VTBR+水解酸化+好氧MBR膜生物反应器系统，处理达标后出水排放到市政污水处理管网。混凝沉淀产生污泥和生化系统剩余污泥定期进入污水脱泥系统，脱水后污泥外运。为了充分保证脱氮除磷效果，从MBR水池回流污泥到水解酸化池。2.3主要构筑物及设计参数2.3.1主要构筑物（1）粗格栅及调节池。调节池为地下式，尺寸为5.5m*4.1m*5m。内设机械格栅1台。调节池内设潜水泵2台，潜水搅拌机1台。（2）储酸池和储碱池。数量：各1座。地下式，尺寸2.75m*2.05m*5m。（3）絮凝反应池。钢结构。尺寸：2m*2m*2.2m。反应时间为0.5小时。内设搅拌机1台。配套絮凝剂投加系统。（4）絮凝沉淀池。钢结构。尺寸：￠3.6m*5.5m。沉淀池表面负荷为0.8m3/(m2.h),沉淀时间为2.9小时。(5)中间水罐。材料PE。数量：2座。规格5m3。（6）污泥罐。材料：PE。规格10m3。（7）VTBR厌氧塔。钢制内衬防腐结构。数量：2座。尺寸：￠3.6m*25m。内挂填料。（8）VTBR好氧塔。钢制内衬防腐结构。数量：2座。尺寸：￠3.6m*20m。内挂填料。（9）事故池。数量：1座。尺寸：8.25m*4.1m*5m。（10）水解酸化池。地下式。尺寸：1.5m*4.1m*5.5m。（11）好氧生化池。地下式。尺寸：4m*4.1m*5m。内设圆盘微孔曝气器，数量81套，直径215mm。采用鼓风曝气，鼓风机流量=4.1Nm3/min,压力为N=50kpa。（12）MBR膜生物反应器池。地下式。尺寸：5.5m*4.1m*5m。内设德国迈纳德公司BC100平板膜生物反应器12组。设计膜通量13LMH。并配有出水泵3台。膜池鼓风机2台。流量＝12Nm3/min,压力=50kpa，加药清洗系统1套。（13）清水池。地下式。尺寸：5.5m*4.1m*5m。2.3.2主要设计参数(1)厌氧VTBR污泥浓度：15000mg/L，污泥容积负荷10-15kgBOD5/m3.d（2）好氧VTBR污泥浓度：5000mg/L,污泥负荷5－10kg/BOD5/m3.d,污泥龄：25d（3）MBR段。污泥浓度：10000mg/L,混合液回流比400%，运行周期8min开启，2min停止、空气冲刷。（4）膜的清洗频率。在线清洗：14天/次化学清洗：4次/年3、运行结果与分析该公司2009年3月的进出水数据见表二。表二2009年3月的进出水监测数据mg/L检测项目3月1日3月5日3月10日3月15日3月20日3月25日3月30日CODCr进水1893342834753924289833344537出水85909088859295SS进水250260195236270285226出水1212221NH3-N进水22184423.9364134出水21.51222.51从表二可以看出，出水的CODCr，SS和NH3-N指标均达到了设计要求（因实验条件限制，BOD5未进行监测）。对于CODCr，SS，NH3-N的平均去除率达到了97.2%，98.9%和93.9%，高浓度工业废水通过高效厌氧VTBR反应器进行先降解大部分COD，在好氧段后段采用MBR对优势菌种进行有效截留，进行废水的深度处理，出水达到排放要求。故采用用厌氧VTBR+好氧VTBR+MBR工艺处理高浓度发酵废水是可行的。在实际运行中发现，MBR膜池内污泥浓度上升到15000mg/L后，膜表面容易吸附胞外聚合物及细胞碎片，形成一个致密的凝胶层，严重地影响了膜的抽吸能力。为了保证系统正常运行，对系统采取了三个处理措施。一、降低系统MBR池污泥浓度到10000mg/L，好氧池污泥浓度到7000mg/L。二、MBR膜池中添加德国迈纳德公司研发的清洗颗粒，对膜片进行MCP机械清洗。通过清洗颗粒在平板膜表面的摩擦和碰撞，减轻污染物在膜表面的积累，对稳定膜通量起到了非常重要的作用。同时将膜通量提到了30%。三、将污泥龄由25d减低到15d，减少废水中的胶体物质，延缓膜的堵塞。4、结语采用VTBR+MBR工艺处理发酵废水是可行的，能够确保处理出水达到《国家污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准。为确保MBR正常运转和膜的使用寿命，需要通过各种综合手段减少化学清洗次数，保证膜在合适的通量下，长期稳定运行。针对不同的污染物，采取不同的去除手段。本工程使用德国迈纳德公司原装进口的Bio－Cel可反冲洗平板膜，由于其可以反冲洗的特性和特有柔性支撑层，可以减轻膜污染，提高膜的使用寿命。经过统计，运行成本为2.1元/t水。该系统好氧部分采用自动化控制，运行简单，维护方便。参考文献［1］YamamotoK.HissaM,MahmoodT,etal.Directsolidliquidseparationusinghollowfibermembraneinanactivatedsludgeaerationtank［］Wat.Sci.Tech,1989,21(4):43-54［2］崔玉川城市污水处理厂处理设施设计计算2版.北京：化学工业出版社，2011［3］顾国维，膜生物反应器在污水处理中的研究和应用.北京：化学工业出版社，2002［4］黄霞，桂萍，范晓军，膜生物反应器在废水处理工艺的研究进展.环境科学研究，1998，11（1）：41－44［5］张军，王宝贞，张立秋，复合淹没式膜生物反应器脱氮除磷效能研究.中国给水排水，2000（16）：26－28