水資源短缺和水污染問題已經(jīng)成為影響和制約著我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，加強污水再生回用是實現(xiàn)污水資源化、 緩解水資源供需矛盾的重要途徑， 市政污水經(jīng)過二級生化處理后，水中殘留的大多是難生物降解的有機物。 然而， 目前常規(guī)二級處理工藝出水水質(zhì)很難滿足日益嚴格的水質(zhì)排放要求。因此， 研發(fā)有效的市政二級出水處理新技術(shù)迫在眉睫。

　　膜生物反應(yīng)器是將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理技術(shù)，具有污泥濃度高、占地面積小、 處理效率高等優(yōu)點， 又由于陶瓷膜通量大、能耗低、耐腐蝕， 用其組裝的陶瓷膜生物反應(yīng)器得到了廣泛的研究和應(yīng)用。為了提高污染物的去除效果和減輕運行過程中的膜污染問題， 一般需要與其他預(yù)處理工藝組合使用。研究表明，投加臭氧， 可以顯著減輕陶瓷膜的膜污染， 同時臭氧還可以氧化降解有機物， 提高污水的可生化性。因此，本研究采用臭氧與陶瓷膜生物反應(yīng)器聯(lián)用， 使其充分發(fā)揮各自優(yōu)勢， 以強化對市政二級出水的處理效果，系統(tǒng)考察了臭氧-陶瓷膜生物反應(yīng)器組合工藝處理市政二級出水的效能，以期形成一套經(jīng)濟高效、安全可靠的新型組合處理工藝。

　　1 材料與方法

　　1.1 試驗原水

　　試驗用水選取某大學生活污水二級生化處理出水，二級生化處理工藝流程為： 曝氣調(diào)節(jié)-水解酸化-缺氧-好氧生物接觸氧化-沉淀-過濾-消毒-二級出水。 根據(jù)試驗要求調(diào)整主要污染物濃度， 具體水質(zhì)如表 1 所示。

　　1.2 試驗工藝流程及控制參數(shù)

　　原水進水流量為 0.085 L / min， 由蠕動泵控制，首先進入臭氧接觸池， 再經(jīng)浸沒式平板陶瓷膜反應(yīng)器處理得到出水。臭氧投加量為5 mg/L，選用的陶瓷膜材料為Al2O3，孔徑為 200nm，有效過水面積為0.1m2。采用錯流過濾模式，恒定跨膜壓差為0.1MPa。試驗中控制膜生物反應(yīng)器內(nèi)MLSS的質(zhì)量濃度為5000mg/L，SRT為10d。

　　1.3 分析方法

　　濁度： HACH2100P 濁度計; pH 值： PHS-3CpH 計; CODMn： 酸性高錳酸鹽法; 氨氮： 納氏試劑分光光度法; 亞硝態(tài)氮： 重氮化偶合分光光度法; 硝態(tài)氮： N-(1-奈基)-乙二胺光度法; UV254：紫外分光光度法; 溶解氧： JPBJ-608 溶解氧儀。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 臭氧-陶瓷膜生物反應(yīng)器處理效果

　　2.1.1 對濁度的去除效果

　　組合工藝對濁度的去除效果如圖 1 所示。

　　由圖 1可知，原水濁度平均為6.12 NTU， 經(jīng)組合工藝處理后， 濁度降至 0.10 NTU 以下， 去除率達到 98.7%。 市政污水二級處理出水中還留有一定的濁度， 通過臭氧氧化， 濁度變化較小， 這主要是因為臭氧起到了一定的助凝作用。 一方面， 臭氧的微絮凝效應(yīng)有助于有機膠體和顆粒物的混凝; 另一方面， 臭氧氧化增加了水中的含氧官能團有機物，與金屬鹽等形成聚合體， 使顆粒脫穩(wěn)， 產(chǎn)生共沉

　　淀， 從而使?jié)岫葴p小。 出水經(jīng)陶瓷膜生物反應(yīng)器的截留作用， 濁度明顯下降， 水中絕大多數(shù)濁度被去除。 結(jié)果表明， 組合工藝對濁度的去除非常有效。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.1.2 對氨氮的去除效果

　　組合工藝對氨氮的去除效果如圖 2 所示。

　　由圖 2 可知， 進水氨氮平均質(zhì)量濃度為 2.50mg / L， 臭氧氧化后氨氮基本沒有得到去除， 有的甚至略有升高， 這可能是由于臭氧的強氧化性， 使原水中的部分有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮， 有利于后續(xù)的生物處理。 經(jīng)陶瓷膜生物反應(yīng)器過濾后， 最終出水氨氮平均質(zhì)量濃度為 0.07 mg / L， 去除率達到 97.3%。在這一過程中， 亞硝化細菌和硝化細菌通過硝化作用， 將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮， 從而使得水中氨氮含量大幅度降低。 在整個氨氮的去除過程中， 陶瓷膜生物反應(yīng)器發(fā)揮了主要作用。

　　2.1.3 對亞硝態(tài)氮的去除效果

　　組合工藝對亞硝態(tài)氮的去除效果如圖 3 所示。

　　由圖 3 可知， 進水亞硝態(tài)氮平均質(zhì)量濃度為 0.17 mg / L， 臭氧出水平均質(zhì)量濃度為 0.014 mg / L，去除率約為 81.3%， 這是因為亞硝態(tài)氮具有強還原性， 易被臭氧氧化成硝態(tài)氮， 使其含量降低; 經(jīng)組合工藝處理后， 最終出水亞硝態(tài)氮平均質(zhì)量濃度低于 0.01 mg / L， 平均去除率達到 96.0%。 亞硝態(tài)氮的去除主要集中在臭氧氧化階段， 再進一步經(jīng)過陶瓷膜生物反應(yīng)器的硝化作用， 使亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮， 實現(xiàn)亞硝態(tài)氮從水中的去除。

　　2.1.4 對 CODMn 的去除效果

　　組合工藝對 CODMn 的去除效果如圖 4 所示。

　　由圖 4 可知， 原水中 CODMn 平均質(zhì)量濃度為4.23 mg / L， 經(jīng)組合工藝處理后出水質(zhì)量濃度低于2.50 mg / L， 平均去除率為 41.2% 。 臭氧對 CODMn的平均去除率為 10%， 這是因為臭氧可將一些大分子有機物或者難降解的高分子有機物轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)， 部分被氧化成 CO2 和 H2O。 再經(jīng)陶瓷膜生物反應(yīng)器的截留作用和生物降解作用， 將水中的小分子有機物進一步去除。

　　2.1.5 對 UV254 的去除效果

　　組合工藝對 UV254 的去除效果如圖 5 所示。

　　由圖 5 可知， 進水 UV254 平均值為 0.056 cm-1，臭氧出水的 UV254 平均值為 0.039 cm-1， 組合工藝出水平均值為 0.037 cm-1， 平均去除率為 32.9%。 由此可見， 臭氧氧化后， 具有非飽和結(jié)構(gòu)的有機物濃度明顯下降， 這是因為臭氧具有強氧化性， 改變了原水中有機物的性質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)。 分析可知， 組合工藝對 UV254 有一定的去除效果， 其中臭氧氧化對其去除發(fā)揮了主要作用。

　　2.2 陶瓷膜通量變化

　　在試驗進行過程中， 陶瓷膜因截留待濾水中的污染物從而引起通量的減小。 跨膜壓差為 0.1 MPa時直接過濾和組合工藝的陶瓷膜通量變化曲線如圖6 所示。 由圖 6 可知， 直接過濾的陶瓷膜通量從711 L / ( h·m2) 減 少 到 521 L / ( h·m2)， 減少了26.7%; 而組合工藝的陶瓷膜通量從 725 L / (h·m2)減少到 621 L / (h·m2)， 減少了 14.3%。 根據(jù)通量減少量對比可知， 在組合工藝中， 由于在陶瓷膜生物反應(yīng)器前加臭氧氧化工藝， 二級出水中一些大顆粒

　　物質(zhì)被氧化， 降低了膜的有機物污染程度， 使得膜通量降低變慢， 污染速率減緩。 因此， 臭氧氧化有效地減輕了膜污染， 提高了膜的穩(wěn)定通量。

　　3 結(jié)論

　　(1) 投加臭氧可以氧化有機物， 提高污水的可生化性。 臭氧氧化過程對二級出水中的有機物有一定的去除能力。

　　(2) 臭氧與陶瓷膜生物反應(yīng)器組合工藝可以實現(xiàn)對生活污水二級出水的深度處理， 能夠彌補臭氧對濁度、 氨氮等污染物去除效果不佳的缺點。 最終出水濁度、 氨氮、 亞硝態(tài)氮、 CODMn 和 UV254 分別為 0.08 NTU、 0.07 mg / L、 0.01 mg / L、 2.50 mg / L 和 0.037 cm-1， 對應(yīng)的去除率分別為 98.7%、 97.3%、96.0%、 41.2% 和 34.1%， 處理效果良好。

　　(3) 直接過濾的陶瓷膜通量減少了 26.7%， 而組合工藝的陶瓷膜通量減少了 14.3%。 臭氧有效地減輕了膜污染， 提高了膜的穩(wěn)定通量。(來源：山東泰禾環(huán)保科技股份有限公司)