短流程膜組合工藝凈化微污染水源水研究.pdf

1、我國日益加重的城市水源污染和不斷提高的水質(zhì)標準，對飲用水處理技術提出了新的要求。以“混凝、沉淀、砂濾、消毒”為主的常規(guī)工藝流程不能有效去除微污染水源中的氨氮和微量人工合成有機物，使城鎮(zhèn)供水安全面臨極大的隱患。本課題以膜生物反個應器（MBR）為核心，針對微污染水源的水質(zhì)特點，分別通過與納濾和活性炭聯(lián)用建立短流程膜組合工藝，替代傳統(tǒng)的預處理及常規(guī)處理，并實現(xiàn)飲用水的深度凈化，保障安全供水。
　　本課題首先對MBR凈化微污染水源水的性能

2、進行了優(yōu)化。通過對MBR系統(tǒng)的單元作用分析發(fā)現(xiàn)，微生物的降解作用是有機物的主要去除途徑。充分增加反應器內(nèi)的泥水混合程度能夠有效提高MBR的除污效果，在水力停留時間為0.5小時條件下，系統(tǒng)對氨氮、總有機碳（TOC）和人工合成有機物均表現(xiàn)出良好的去除效果，具有替代常規(guī)工藝實現(xiàn)短流程凈化微污染水的可行性。此外，MBR能夠有效截留水中的微生物，降低出水生物可同化有機碳（AOC），控制消毒副產(chǎn)物，保障出水的微生物安全。
　　另一方面，納濾是

3、常用的飲用水深度處理技術，能夠有效截留水中的大分子有機物。以納濾作為MBR的后處理，構成膜組合工藝凈化微污染水的研究表明，MBR的微生物過程能夠有效去除水中的氨氮，提高組合工藝對氨氮的去除效果，并有效緩解有機物對納濾膜的污染，維持納濾膜的高通量。MBR與納濾聯(lián)用工藝對氨氮、濁度、溶解性有機物和硝基苯等人工合成有機物具有良好的去除效果，能夠?qū)崿F(xiàn)飲用水深度凈化。通過回流至MBR的方式，可以將納濾濃水完全處理，實現(xiàn)濃水的零排放。濃水回流過程會

4、造成MBR的有機物積累，使MBR出水的有機物濃度升高，加重納濾膜的污染，但對組合工藝最終出水水質(zhì)的影響較小，TOC濃度始終低于0.2mg/L。
　　為提高MBR的凈水效果，研究中將MBR與活性炭聯(lián)用。結果表明，粉末活性炭（PAC）直接投加到MBR內(nèi)，構成粉末炭強化MBR反應器，對氨氮、TOC和硝基苯的去除效果均高于顆?；钚蕴颗cMBR聯(lián)用，且前者具有更高的硝基苯耐受性。在粉末活性炭強化MBR的啟動期，反應器中的高濃度PAC能夠通過吸

5、附作用去除水中的有機物，保證啟動過程中系統(tǒng)出水的有機物達標，但不能縮短硝化菌的成熟過程，系統(tǒng)的啟動在30天左右完成。在長期運行中，連續(xù)投加PAC能夠穩(wěn)定的提高MBR對各種污染物的去除效率。此外，投加PAC能夠有效緩解MBR的膜污染過程，使膜清洗周期由5天延長至8天。
　　對PAC提高MBR除污效率的過程研究表明，在投加初期，PAC能夠通過吸附作用去除水中微量的硝基苯、2,4,6-三氯酚等人工合成有機物和難生物降解的腐殖酸、富里酸類

6、天然有機物。隨著吸附飽和，PAC的作用逐漸由吸附劑變?yōu)槲⑸镙d體，促進MBR系統(tǒng)中的微生物富集并提高微生物總量和活性，提高系統(tǒng)對沖擊負荷的應對能力。在處理含有硝基苯等人工合成有機物的原水時，MBR系統(tǒng)中出現(xiàn)明顯的微生物馴化過程。在運行1個月后，MBR和PAC/MBR的活性污泥對硝基苯的最大降解速率由馴化前的0.09分別增長到0.95和1.83μg/（mg MLSS·h）；對2,4,6-三氯酚的最大降解速率由馴化前的0.17分別增長到1.

7、82和2.67μg/（mg MLSS·h）。對微生物種群結構的分析發(fā)現(xiàn)，異常球菌屬（Deinococcus）的積累是系統(tǒng)微生物降解性能提高的主要原因。
　　對比研究表明，MBR的凈水效果優(yōu)于常規(guī)飲用水凈化工藝；膜組合工藝對氨氮、DOC、UV254和NB都具有良好的去除效果，出水穩(wěn)定達標。與臭氧活性炭工藝相比，膜組合工藝對氨氮和溶解性有機物具有更高的去除率，對硝基苯的去除效率略低。此外，膜組合工藝能夠去除水中的可生物同化有機碳，提高