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腊肠-厌氧膜生物反应器处理高浓度有机废水的研讨

  [摘要]现在厌氧膜生物处理技能被认为是处理高浓度有机废水的研讨热toefl门之一,它结合了厌氧生物处理与膜过滤体系,然后具有运营本钱低、易于办理操控及剩下污泥产率少等长处。可是,也面对着比如盐度堆集,按捺物质和膜污染等应战。本文总述了厌氧膜生物反响器的根本原理和结构以及相关的影响要素,为高浓度有机废水的处理供给相关主张。

  [关键词]厌氧膜生物反响器(AnMBR);废水处理;高浓度有机废水

  1 介绍

  近年来,高浓度有机废水的处理处置引起了人们广泛的重视,例如肠衣废水、猪粪废水、玉米乙醇出产废水、奶酪废水、屠宰场加工废水、肉类加工废水、棕榈油加工废水、羊毛洗刷废水和奶制品废水等。此类废水中具有有机物浓度高、成分杂乱、有毒有害等特色,如未经处理直接排入水体将使水体遭受污染,对人类健康和生态环境构成严峻威胁。因而,关于高浓度有机废水的处理是当今环境工程和环境科学范畴研讨的热门。

  现在,国内高浓度有机废水的研讨多会集在厌氧生物处理。厌氧生物处理是厌氧微生物使用高浓度有机废水中的有机质作为本身营养物质,在适合的条件下(如适腊肠-厌氧膜生物反应器处理高浓度有机废水的研讨宜的温度、pH 等),将其转化为沼气的进程。此进程不只能够去除污水中的污染物,还可完成动力再生。传统厌氧生物处理具有出资省、运营本钱低、易于办理操控及剩下污泥产率少等特色。

  可是因为高浓度有机废腊肠-厌氧膜生物反应器处理高浓度有机废水的研讨水的杂乱性,选用传统厌氧消化技能在其动力转化工程中遇到许多问题,例如污泥上浮、污泥丢失、VFAs 累积等,终究导致运转的失利。AnMBR 是一种有机结合厌氧生物处理单元和膜别离技能的新式废水处理工艺,其不只保存了厌氧技能的许多长处,并且膜组件的引进能够将微生物彻底截留,然后完成了 SRT 和 HRT 的有用别离。也正因如此,厌氧膜生物反响器具有污泥浓度高、泥龄长、耐冲击负荷能力强等长处,其在高浓度和杂乱有机废水处理方面展现出很好的使用远景。

  虽然 AnMBR 有上述的许多长处,可是 AnMBR 在废水资源收回方面依然面对着一些严峻应战,这些问题首要会集在温度,盐度堆集,按捺物质和膜污染。

  2 厌氧膜生物反响器的根本原理和结构

  AnMBR 是一种将厌氧生物处理技能与膜别离技能相结合的工艺。AnMBR 具有以下长处:可将有机废弃物转化成甲烷再次使用,发作较小的剩下污泥、占地面积小、基建费用低、二次污染少,过滤功能好,有用阻拦污染物和大分子有机物[6],对某些有毒物质去除作用好,出水水质抱负。

  依据厌氧处理的办法不同,AnMBR 也有不同的结构。常见厌氧生物反响器包含上流式厌氧污泥床(UASB),彻底混合式反响器(CSTR)和厌氧流化床生物反响器(AFBR)。在这些反响器中,CSTR 是 AnMBR 最常用的装备,其长处在于结构和操作较为便利。U腊肠-厌氧膜生物反应器处理高浓度有机废水的研讨ASB 能够在生物反响器的底部区域保存生物质,所以过膜的出水的悬浮固体浓度很低,减轻膜污染。一起,在 UASB 反响器中,能够经过气/液/固别离器来搜集发作的甲烷。AFBR 反响器则是经过填充如石英砂、活性炭、沸石这类细微的固体颗粒填料来净化出水。

  3 AnMBR 处理功能的影响要素

  3.1 温度

  AnMBR 能够在高温(50~60)或中温(30~40)条件下运转。低温(<20)下的 AnMBR 会面对许多应战,包含膜污染的加重,污染物去除速率的下降和在出水中甲烷溶解度的升高。

  Martinez-Sosa观察到当 AnMBR 内的温度从 35降至 20时,反响器中总悬浮固体含量和可溶性 COD 的浓度也会随之添加,这将会导致严峻的膜污染并且会下降甲烷的产值。当温度降至20时,出水中的甲烷的溶解度也在添加。此外,水体的粘度也跟着温度的下降而添加,这就需求更多的能量来用于拌和水体。

  3.2 盐度堆集

  高盐含量被认为是严峻按捺厌氧进程的要素之一,Dereli研讨发现,当 AnMBR 在处理来自海产品加工和奶酪出产的高盐废水时,甲烷的产值和 COD 的去除率都会有显着的下降。Chen指出较高盐度会导致酶的活性遭到按捺,细胞活性会随之下降,厌氧微生物会发作质壁别离的现象,然后对厌氧消化进程发作负面影响。

  3.3 按捺物质

  AnMBR 易受废水中如游离氨和硫酸盐等按捺物质的影响。Chen指出,在厌氧消化的进程中,跟着生物降解反响的进行,废水中的蛋白质会发作很多的游离氨。游离氨的毒性在于它能够穿透微生物的细胞膜,然后导致细胞稳态失衡,损坏质子平衡。

  Meabe研讨发现较高的温度和 pH 值会开释更多游离氨来加重这种按捺反响。高硫酸盐浓度也会按捺 AnMBR 的功能。这是因为硫酸盐复原菌与产甲烷菌之间关于碳的竞赛所导致的。此外,硫酸盐复原菌会发作硫化氢,硫化氢能够很容易地穿透微生物的细胞膜并使细胞质内的天然蛋白质变性,然后在多肽链之间发作硫化物和二硫化物。

  Meabe研讨发现,经过添加有机物的浓度能够减轻游离氨和硫酸盐对 AnMBR 的按捺。Tian报导,能够经过在 AnMBR中延伸的SRT的办法使得微生物充沛适应环境来反抗氨的按捺效应 。 Wijekoon研讨发现,当进水 COD/SO42-高于 10时,AnMBR 的根本生物功能不受硫酸盐浓度添加的影响。

  3.4 膜污染

  在污水处理进程中,无机或有机污染物会在膜孔、膜外表堆积,下降膜通量,添加跨膜压差,因而需求及时化学清洗或替换滤膜。而鉴于膜资料本钱贵重,膜污染依然是约束 AnMBR 广泛使用的关键要素。Smith指出 AnMBR 中首要污染物包含可溶性微生物(SMP)、胞外聚合物(EPS)、胶状固体、附着的细胞和腊肠-厌氧膜生物反应器处理高浓度有机废水的研讨无机沉淀物。Jun[18]研讨发现,在约 700 天长时间运转的 AnMBR 中会生成由生物诱导效应而发作的矿物质结垢,而这种污染是一种不可逆污染,因而,需求化学清洗来康复膜的通透性。

  AnMBR 运转期间的膜污染首要取决于膜的性质、操作条件(例如温度,水通量,HRT 和 SRT)、流体动力学和污泥特性。例如,Lin[16]研讨报导,在相同的流体动力学条件下操作时,高温条件下体系的过滤阻力会比中温条件下体系的过滤阻力高约 5~10倍。这是因为在高温条件下,SMP 和细微的絮凝物会很多累积。

  Huang报导,跟着 HRT 的削减,SMP 会加快堆集,而较长的SRT 会削减颗粒的絮凝度和粒径,然后加重膜污染。因而,经过优化操作条件,能够在必定程度上有用地减轻 AnMBR 中的膜污染。

  虽然现在现已具有一些有用操控膜污染的办法,可是膜清洁这个环节依然是必不可少的。膜清洁包含物理法、化学法和生物法。物理法首要包含反冲刷,外表冲刷和超声波处理。化学法是指运用特定的试剂(酸、碱和氧化剂)来去除膜的不可逆污染。值得一提的是,化学法需求耗费化学试剂,会不可避免地带来二次污染等问题。生物法是指选用酶制剂来清洗膜污染中的有机污染物,酶制剂没有二次污染,并且对膜不发作危害,可是,其高额的价格本钱限制了进一步的使用。

  4 定论

  比较传统厌氧生物处理技能,AnMBR 具有污泥浓度高、泥龄长、耐冲击负荷能力强等长处,能够说 AnMBR 对高浓度有机废水处理具有较大的使用远景。可是,现在的研讨者们需求进一步处理与盐度堆集,温度,膜污染以及按捺物质等相关问题,这样才干推动 AnMBR 在水处理和动力收回方面的实践使用。

(文章来历:北极星储能网)

腊肠-厌氧膜生物反应器处理高浓度有机废水的研讨

(原标题:厌氧膜生物反响器处理高浓度有机废水的研讨)

(责任编辑:DF524)

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