一种减缓高盐污水MBR处理系统膜污染的方法技术领域
本发明涉及一种减缓高盐污水MBR处理系统膜污染的方法，属于水和废水处理技术领域。
背景技术
我国水资源短缺，时空分布不均。在合理利用有限水资源的前提下，开发应用污水回用技术已成为缓解水资源问题的重要途径。近年来，膜生物反应器（MembraneBioreactor,MBR）作为一种新型高效的污水处理及中水回用技术备受关注，它采用膜组件取代了传统活性污泥法中的二沉池，既可有效去除污染物，又能将生物量截留在反应器内，延长污泥龄。同传统活性污泥法相比，MBR具有污染物去除率高、出水可直接回用、占地面积少、剩余污泥量少、系统运行可靠等优点。但膜污染问题是限制MBR推广应用的主要瓶颈。
金属离子是污水的重要水质参数。研究报道表明，污水中金属离子种类和浓度变化可改变膜污染进程。盐类金属（Na+、K+）在化工、制药、食品加工等部门排放的工业废水中浓度较高，波动较大，已被证实对微生物的生理特征和污染物处理效率具有重要影响。在高盐工业废水的MBR处理过程中，盐类金属只有一个正电荷，不能在EPS间或者EPS和微生物之间产生架桥作用，相反，盐类金属浓度增加会导致生物絮体解絮，引起上清液中EPS和SMP的增加，加剧膜污染。另外盐类金属的冲击会影响污泥絮体的结构，刺激微生物释放EPS和SMP，进而恶化污泥的可滤性。
高价金属离子（Fe3+等）所带电荷能与EPS中带负电的羧基、羟基、氨基和酰氨基等形成架桥或络合物，强化生物絮凝活性，可以增强污泥的絮凝能力，提高污泥的可滤性，能促进污泥形成结构疏松的滤饼层减缓膜污染。现在，向MBR内投加高价金属离子单体或聚合体已成为缓解膜污染的重要举措。但针对高价金属离子是否能应用于减缓高盐废水MBR处理膜污染方面上未开展应用，因为当不同价态金属离子共存于MBR体系时，由于EPS和SMP有着不同金属离子的结合点位，使共存金属离子间的相互作用及其对膜污染的影响过程更为复杂。选择合适的高价金属离子单体或聚合体絮凝剂，确定高价金属离子可有效降低高盐引起膜污染加剧的有效浓度范围，及高盐废水的使用范围将对高盐废水的有效处理提供新的工艺手段。
发明内容
本发明的目的是通过投加高价金属离子絮凝剂的方式改善高盐废水MBR污泥混合液的特性，减缓膜污染，提高对高盐生活废水的处理能力，为膜生物反应器处理高盐废水的高效运行提供一种有效的方法。
具体来说，本发明采用了以下技术方案：
一种减缓高盐污水MBR处理系统膜污染的方法，所述方法适用于一体式膜生物反应器，其特征在于，所述方法包括：1）调整污水进水的COD值为150-600mg/L，氨氮为20-200mg/L；2）在膜生物反应器中直接投入三价铁盐，其中所投入三价铁盐的量为以质量计，以三价铁离子计，与污水中所含钠离子的比率为1-3：100；3）在反应器中进行曝气提供紊流以使铁盐与污泥混合液充分接触形成絮状体，其中曝气量经过控制以使水中溶解氧的量为3-4mg/L；4）调节反应器中的pH，使整个过程pH控制在7-8之间。
优选地，所述调节反应器中pH的步骤包括向反应器中添加碳酸氢钠来降低由于投加三价铁盐而引起的pH升高。
另外，所投入的三价铁盐是选自氯化铁、硫酸铁或其组合。
作为另一优选方案，步骤2）中三价铁离子与污水中所含钠离子的质量比为1.5-2：100。
本发明有益效果在于：可减缓膜生物反应器处理高盐生活污水的膜污染速率，延长膜组件的清洗周期以及膜的使用寿命，从而降低运行的费用。另外，能在一定程度上提高微生物对高盐生活污水的抗冲击及冲击恢复能力。有利于推动膜生物反应器在生活污水处理上的应用，提高水资源的利用率。
附图说明
图1是本发明所用一体式MBR的结构示意图。
具体实施方式
本发明属于水和废水处理技术，通过添加铁絮凝剂的方法来控制高盐污水膜生物反应器中的膜污染。采用了向膜生物反应器中直接投加三价铁盐的方法，通过曝气方式提供一定紊度，使三价铁盐和污泥混合液中的大分子物质充分接触，形成絮状体。另外投加碳酸氢钠来平衡絮凝剂造成的pH波动，使pH控制在7-8之间，以防止pH变化对微生物相的影响。本发明的有益效果在于可以有效控制长期运行膜生物反应器的膜污染速率，明显延长了膜的清洗周期，一定程度上减小了高盐度冲击对活性污泥处理效果的影响。此外，絮凝工艺费用很低，有利于降低膜生物反应器的运行费用。
为达到上述目的，建立一体式MBR，膜材料为中空聚偏氟乙烯纤维膜。水体为进水COD150-600mg/L，氨氮20-200mg/L。
MBR反应器受到高钠盐废水（1%-3%）后，膜污染加剧，投加100-750mg/L的三价铁盐（FeCl3、Fe2(SO4)3）来减缓膜污染，延长膜组件的清洗周期。采用的铁盐是水处理中常见的铁絮凝剂材料，在保证了效果的同时，也降低了处理成本费用。
在反应器中进行曝气提供紊流，使铁盐与污泥混合液充分接触，形成絮状体。曝气量控制水中溶解氧的量在3-4mg/L。
MBR运行过程中，添加碳酸氢钠来平衡投加铁盐引起的pH下降，整个过程pH控制在7-8之间。
下面进一步通过具体实施例来详细说明本发明。
实施例1
构建一体式膜生物反应器，实验装置如图1。采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜，膜孔径为0.03um，有效膜面积为0.2mm2。反应器的设计出水流量为0.66L/h，曝气量为2L/min，水力停留时间为14小时，整个试验过程中均为连续曝气和连续出水，不排泥。MBR运行周期为60天。反应器进水COD为300mg/L，氨氮为25mg/L。
MBR受到1.5%的Na+冲击后，COD的去除率在有盐组明显低于空白对照组，最低的去除率只有7%左右。随后COD的去除率开始稳步回升。用20天左右，COD的去除率逐步稳定，但是其去除效率较对照组仍然略低。与COD的去除相似，在反应器运行的开始阶段，盐冲击对氨氮去除的影响较大，氨氮的去除效率较对照组明显的降低，最低的去除率只有6%。但是不同的是，氨氮去除恢复正常的时间较COD更慢，大概需要30天的时间，氨氮才开始恢复。且最终去除效率在高盐组也低于对照组的反应器。在膜污染方面，Na+明显增加了膜污染的速度，如在运行了9周之后，MBR的跨膜压差在运行4天后，在对照组和1.5%NaCl组的值分别为27Kpa和47Kpa。
MBR反应器在经受Na+冲击的同时，投加FeCl3，每日投加量为200mg/L。发现加铁絮凝剂组COD去除率最多下降至80%左右。同样，氨氮去除率也有相似的结论。反应器运行约10天时，COD去除率恢复正常；运行约25天时，氨氮去除率恢复正常。在膜污染方面，投加氯化铁絮凝剂的MBR反应器膜污染速率明显低于高钠盐废水对照组，与低钠盐废水对照组膜污染速率相当。
实施例2
构建一体式膜生物反应器，实验装置如图1。采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜，膜孔径为0.03um，有效膜面积为0.2mm2。反应器的设计出水流量为0.66L/h，曝气量为2L/min，水力停留时间为14小时，整个试验过程中均为连续曝气和连续出水，不排泥。MBR运行周期为60天。反应器进水COD为300mg/L，氨氮为25mg/L。
MBR受到2.5%的Na+冲击后，COD的去除率在有盐组明显低于对照组，用30天左右，COD的去除率逐步稳定，氨氮去除与COD的去除相似，且氨氮去除恢复正常的时间较COD更慢。在膜污染方面，Na+明显增加了膜污染的速度。
MBR反应器在经受Na+冲击的同时，投加FeCl3，每日投加量为500mg/L。发现加铁絮凝剂组COD去除率最多下降至70%左右。同样，氨氮去除率也有相似的结论。反应器运行约15天时，COD去除率恢复正常；运行约30天时，氨氮去除率恢复正常。在膜污染方面，投加氯化铁絮凝剂的MBR反应器膜污染速率明显低于高钠盐废水对照组，高于低钠盐废水对照组膜污染速率。
上面结合附图和具体实施例对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。