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超滤膜作载体的生物接触氧化工艺研究

摘要：针对经典的污水处理生化工艺的缺陷，提出用超滤膜作载体的生物接触氧化处理工艺。试验结果证明：经初沉处理后的生活污水，当接触时间为3h左右时，CODCr、BOD5、SS和NH3-N的去除率分别可达到83％、92％、94％和60％左右。理论分析亦表明此法在污水生物处理方面前景良好。

关键词：污水处理充氧中空纤维膜生物膜载体

StudyonBiologicalContactOxidationProcesswithUltrafiltrationMembraneasCarrier

Abstract：Inviewofdefectofclassicalbiochemicalwastewatertreatmentprocess,acontactoxidationprocesswithultrafiltrationmembraneascarrierwasdeveloped.Experimentalresultsdemonstratedthatwhentreatingprimarysettleddomesticwastewaterwithcontacttimeofabout3h,theremovalefficienciesofCODCr、BOD5、SSandNH3-Nwere83%,92%,94%and60%respectively.Thetheoreticalanalysisalsoshowedthatthisprocesswouldhavegoodprospectsinbiologicalwastewatertreatment.

Keywords:wastewatertreatment;aeration;hollowfibermembrane;biofilm;carrier

用好氧微生物处理污水的一个关键环节是要保证有足够的氧气供微生物氧化水中的有机物。为保证氧气供应，一般采用向污水中充氧的方法。生物膜在氧化有机物的过程中，由于溶解氧的浓度梯度方向与有机物的浓度梯度方向一致，造成生物膜的底部出现厌氧层，导致生物膜脱落而混入处理水中。因此，要设二沉池进行膜水分离。

若想获得一种高效、经济、紧凑的生化处理系统，关键是找出一个能“静静”地将氧气溶解到水中的方法，而微孔膜和选择性透气膜材料的出现与推广使得解决这个关键问题成为可能，这就是所谓的无泡充氧法。无泡充氧法即用疏水性的微孔膜或选择性透气膜材料将液、气两相相互隔离，根据Henry定律，气体可借助于气、液间的分压差透过微孔之间的气、液界面或选择性透气膜而溶入或溶出液体。这一过程中没有肉眼可见的气泡产生，氧气自然也可借此充入水中完成充氧过程。

根据上述分析，笔者设计了一个将反应器与沉淀池合并的试验装置，进行了污水净化试验。

1材料与方法

1.1材料

聚偏氟乙烯中空纤维，外径0.8mm，内径0.5mm，微孔最大孔径0.2μm，开孔率80%，由天津纺织工学院提供。

1.2试验装置

试验流程如图1所示。其中反应器用玻璃量筒改制而成，内径60.3mm，有效容积1.27L。中空纤维组件兼充氧及生物膜载体双重功能。该组件用塑料片做成支架将中空纤维盘绕其上制成。中空纤维组件间水平间隔5mm，上下层间隔5mm，交错布置。膜总表面积为416cm2，总体积为504cm3(相当于生物膜载体堆积体积)，折算成比表面积为82.5m2/m3，空隙率97%。试验在室温下进行。

1.3试验水质

原水为唐山市西郊污水厂一沉池出水，其水质为：CODCr＝100～300mg/L，BOD5＝50～150mg/L，SS＝100～150mg/L，pH＝7.0～7.3。

2试验过程

试验分为对中空纤维特性的测试(包括耐压性能和微生物生长试验)和污水处理试验。

测试中空纤维浸在水下时内部充气最大安全压力的具体作法是：将几根中空纤维两端用环氧树脂封在玻璃管中，然后向浸没在水中的中空纤维内充气，同时观察中空纤维表面是否有气泡出现。结论是内外压力差≯4.5kPa就可以保证安全运行，且无气泡产生。

微生物生长试验是将上述试验用水换成污水。为提高充气效率，须提高中空纤维膜中的氧气分压，故向中空膜中充入纯氧并维持内外压力差为3.0kPa。在向污水中加入从污水厂曝气池中取得的活性污泥进行接种后