專利名稱：用于微污染地表水處理的膜生物反應(yīng)器中微生物活性的調(diào)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于微污染地表水處理的膜生物反應(yīng)器中生物活性的調(diào)控方法。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)飲用水處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)器進(jìn)行飲用水處理具有出水水質(zhì)好、設(shè)備緊湊、占地小、剩余污泥量少、運(yùn)行靈活穩(wěn)定，易于自動控制等優(yōu)點(diǎn)。在膜生物反應(yīng)器中， 生物作用在去除有機(jī)物方面占主導(dǎo)地位，生物處理效果的好壞直接影響膜生物反應(yīng)器的效果。由于微污染水源水中營養(yǎng)基質(zhì)含量相對較少，相比于處理生活污水，膜生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物的生長特性有所不同，為了維持膜生物反應(yīng)器中混合液的生物量和生物活性，需要在膜生物反應(yīng)器中營造良好的微生物生長環(huán)境。這需要考慮有機(jī)負(fù)荷、水溫、溶解氧、pH 值、營養(yǎng)平衡、有毒物質(zhì)等多方面的因素，其中對反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行影響最大的因素是有機(jī)負(fù)荷問題。由于微污染水源水是一個(gè)貧營養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境，當(dāng)原水中有機(jī)物濃度較低時(shí)，微生物在反應(yīng)器內(nèi)由于內(nèi)源呼吸作用不斷自我消耗，可能會導(dǎo)致反應(yīng)器中的微生物無法正常生長。從而使反應(yīng)器對有機(jī)物和氨氮的去除效果變差，出水生物穩(wěn)定性降低。因此如何維持膜生物反應(yīng)器內(nèi)的生物量和保持微生物的活性是提高膜生物反應(yīng)器處理效果和運(yùn)行穩(wěn)定性的一個(gè)值得深刻探討的問題。通過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，在飲用水生物處理中，可能存在著一個(gè)有機(jī)污染物濃度的臨界值，當(dāng)高于該值時(shí)，異養(yǎng)菌由于營養(yǎng)充足而處于對空間和溶解氧競爭的有利地位，優(yōu)先進(jìn)行代謝活動；當(dāng)?shù)陀谠撝禃r(shí)，生物群落中異養(yǎng)菌由于得不到足夠的營養(yǎng)而不能處于絕對優(yōu)勢，與其他細(xì)菌共生互生，導(dǎo)致膜生物反應(yīng)器內(nèi)的生物量和生物活性降低，降低該處理工藝對有機(jī)物的去除效果。但目前尚沒有一種可以預(yù)防膜生物反應(yīng)器內(nèi)的生物量和生物活性降低的有效方法，因此，如何快速預(yù)警這類問題并及時(shí)控制混合液的生物量和生物活性的降低是目前膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于微污染地表水處理中亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為膜生物反應(yīng)器處理微污染地表水工程應(yīng)用中，原水有機(jī)物濃度較低或低溫導(dǎo)致膜生物反應(yīng)器中的生物活性不佳、生物量較少，出水水質(zhì)不穩(wěn)定的問題，提供一種用于微污染地表水處理的膜生物反應(yīng)器中生物活性的調(diào)控方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種用于微污染地表水處理膜生物反應(yīng)器中微生物活性的調(diào)控方法的方法，具體步驟如下
(I)在膜生物反應(yīng)器運(yùn)行較穩(wěn)定的條件下，從膜生物反應(yīng)器中取體積百分比為109Γ20% 污泥混合液至生物培養(yǎng)池內(nèi)，并向生物培養(yǎng)池內(nèi)投加葡萄糖、尿素及磷酸二氫鉀營養(yǎng)物
3質(zhì)，控制營養(yǎng)物質(zhì)中C:N:P質(zhì)量比為100:5:1，同時(shí)控制生物培養(yǎng)池內(nèi)的溶解氧>6mg/L、 pH=6. 5^8. 5、溫度20-30°C，為活性污泥提供生長繁殖條件，維持污泥混合液中的微生物活
(2)通過監(jiān)測膜生物反應(yīng)器進(jìn)水的CODsfa濃度進(jìn)行預(yù)警，預(yù)警CODsfa的臨界值為3.5mg/L ；
(3)當(dāng)膜生物反應(yīng)器進(jìn)水的CODsfa濃度高于臨界值3.5mg/L時(shí)，表示進(jìn)水有機(jī)基質(zhì)較高， 異養(yǎng)菌營養(yǎng)充足處于對空間和溶解氧競爭的有利地位，膜生物反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定；當(dāng)進(jìn)水的 CODfc濃度低于臨界值3. 5mg/L時(shí)，表示生物膜群落中的異養(yǎng)菌得不到足夠的營養(yǎng)而不能處于絕對的競爭優(yōu)勢，則需要對膜生物反應(yīng)器內(nèi)混合液的生物量和生物活性進(jìn)行調(diào)控取生物培養(yǎng)池中的馴化污泥混合液樣品，與膜生物反應(yīng)器中混合液分別按5:1-10:1的體積比混合，測定膜生物反應(yīng)器內(nèi)的原始混合液及其與培養(yǎng)池內(nèi)混合液按上述不同比例混合后， 超濾膜出水的CODsfa濃度，建立出水CODfc濃度隨混合比例增加的變化曲線，確定最佳混合比例；
(4)以該最佳混合比例向膜生物反應(yīng)器中補(bǔ)投生物培養(yǎng)池中的馴化污泥進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)控，以改善生物活性和增加反應(yīng)器內(nèi)的生物量。本發(fā)明中，所述膜生物反應(yīng)器為具有生物培養(yǎng)單元和回流裝置的一體式膜生物反應(yīng)器。本發(fā)明提供的方法，可有效預(yù)防由于微污染地表水有機(jī)基質(zhì)濃度或水溫降低等原因引起的混合液中微生物活性降低造成的處理效果不穩(wěn)定的突發(fā)事件的發(fā)生，為保障微污染原水膜生物反應(yīng)器工程的穩(wěn)定運(yùn)行和保證工程出水水質(zhì)提供了一種快速有效的方法。


圖I為本發(fā)明提供的提高膜生物反應(yīng)器內(nèi)生物活性的調(diào)控方法示意圖。圖2為本發(fā)明的帶有生物培養(yǎng)池的膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號1為生物培養(yǎng)池，2為膜生物反應(yīng)器，3為膜組件，4為第一污泥循環(huán)泵， 5為第二污泥循環(huán)泵，6為空氣泵，7為空氣閥門，8為空氣閥門，9為第一空氣流量計(jì)，10為第二空氣流量計(jì)，11為抽吸泵，12為膜生物反應(yīng)器曝氣管，13為生物培養(yǎng)池曝氣管，14為第一支路，15為第二支路。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。如圖2所示，本裝置包括生物培養(yǎng)池I、膜生物反應(yīng)器2、膜組件3、第一污泥循環(huán)泵 4、第二污泥循環(huán)泵5、空氣泵6、空氣閥門7、空氣閥門8、第一空氣流量計(jì)9、第二空氣流量計(jì) 10、抽吸泵11、生物池曝氣管12、生物培養(yǎng)池曝氣管13、第一支路14和第二支路15。所述生物培養(yǎng)池I底部通過管路和第二污泥循環(huán)泵5與膜生物反應(yīng)器2相連通，底部設(shè)有生物培養(yǎng)池曝氣管12，所述膜生物反應(yīng)器2通過底部管路和第一污泥循環(huán)泵4與生物培養(yǎng)池I 頂部連通，底部設(shè)有生物培養(yǎng)池曝氣管13，所述所述膜組件3浸沒在膜生物反應(yīng)器2中、并通過管路與抽吸泵11相連，所述空氣泵6分別通過第二支路15和第一支路14與生物培養(yǎng)池7中的曝氣管13和膜生物反應(yīng)器2中的曝氣管12相連通，所述第一支路14上設(shè)有空氣閥門7和第一空氣流量計(jì)9，所述第二支路15上設(shè)有空氣閥門8和第二空氣流量計(jì)10。采用如圖2所示的膜生物反應(yīng)器凈化飲用水工藝對微污染原水進(jìn)行處理。待處理的原水首先進(jìn)入膜生物反應(yīng)器2，水力停留時(shí)間I. 5h。膜組件3采用海南立升凈水科技有限公司提供的浸沒式中空纖維膜，膜孔徑O. 01 μ m，膜材質(zhì)為聚氯乙烯。膜組件的透水通量15L/m2 · h， 膜出水由抽吸泵11抽出，抽吸泵的抽吸壓力在15kPa 30kPa范圍內(nèi)。膜生物反應(yīng)器由外部的空氣泵6通過位于膜生物反應(yīng)器底部的曝氣管12向膜生物反應(yīng)器內(nèi)曝氣，氣水比20:1， 通過第一空氣流量計(jì)9控制。在膜生物反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定期間，間歇或周期性地將膜生物反應(yīng)器中的109Γ20%的污泥混合液以一定流量通過第一污泥循環(huán)泵4引流至污泥培養(yǎng)池中， 并用葡萄糖、氯化銨及磷酸二氫鉀等營養(yǎng)物質(zhì)對其進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)。在進(jìn)水有機(jī)基質(zhì)濃度低于臨界值或水溫較低時(shí)，將生物培養(yǎng)池I中的經(jīng)培養(yǎng)的高濃度的污泥混合液通過第二污泥循環(huán)泵5回流至膜生物反應(yīng)器2中與原混合液混合。具體所選用的污泥混合液的比例要根據(jù)污泥濃縮池中混合液的污泥濃度和生物活性等選擇。實(shí)施例I
膜生物反應(yīng)器進(jìn)水CODsfa濃度為3. 5^4. 2mg/L，氨氮濃度為O. 5^1. 3mg/L，水力停留時(shí)間為1.5h。其間，從膜生物反應(yīng)器中取109Γ20% (體積比)污泥混合液至生物培養(yǎng)池內(nèi)，并每日向培養(yǎng)池內(nèi)投加一定葡萄糖、尿素及磷酸氫二鉀等營養(yǎng)物質(zhì)使C:N:P ^ 100:5:1,同時(shí)控制培養(yǎng)池內(nèi)的溶解氧>6mg/L、pH=6. 5^8. 5、溫度25°C左右等，使培養(yǎng)池內(nèi)微生物迅速增殖，且生物活性大為改善。當(dāng)進(jìn)水CODfc濃度降低至3. 5mg/L時(shí)，膜生物反應(yīng)器中的生物活性不佳、生物量也逐漸減少，向反應(yīng)器中補(bǔ)投經(jīng)馴化的活性污泥進(jìn)行調(diào)控。按馴化污泥含量與污泥混合液含量比為0、5:1、8:1、10:1對混合液中微生物活性進(jìn)行調(diào)控，測定調(diào)控后出水的CODsfa的濃度。測試結(jié)果如表I所示，結(jié)果顯示當(dāng)混合比例為8:1時(shí)，混合液對CODsfa的去除效果最好，確定為最加混合比例。表I本發(fā)明凈水效果
權(quán)利要求
1.一種用于微污染地表水處理的膜生物反應(yīng)器中的生物活性的調(diào)控方法，其特征在于該方法的具體步驟如下(I)在膜生物反應(yīng)器運(yùn)行較穩(wěn)定的條件下，從膜生物反應(yīng)器中取體積百分比為109^20% 污泥混合液至生物培養(yǎng)池內(nèi)，并向生物培養(yǎng)池內(nèi)投加葡萄糖、尿素及磷酸二氫鉀營養(yǎng)物質(zhì)，控制營養(yǎng)物質(zhì)中C:N:P質(zhì)量比為100:5:1，同時(shí)控制生物培養(yǎng)池內(nèi)的溶解氧>6mg/L、 pH=6. 5^8. 5、溫度20-30°C，為活性污泥提供生長繁殖條件，維持污泥混合液中的微生物活(2)通過監(jiān)測膜生物反應(yīng)器進(jìn)水的CODsfa濃度進(jìn)行預(yù)警，預(yù)警CODsfa的臨界值為3.5mg/L ；(3)當(dāng)膜生物反應(yīng)器進(jìn)水的CODsfa濃度高于臨界值3.5mg/L時(shí)，表示進(jìn)水有機(jī)基質(zhì)較高， 異養(yǎng)菌營養(yǎng)充足處于對空間和溶解氧競爭的有利地位，膜生物反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定；當(dāng)進(jìn)水的 CODfc濃度低于臨界值3. 5mg/L時(shí)，表示生物膜群落中的異養(yǎng)菌得不到足夠的營養(yǎng)而不能處于絕對的競爭優(yōu)勢，則需要對膜生物反應(yīng)器內(nèi)混合液的生物量和生物活性進(jìn)行調(diào)控取生物培養(yǎng)池中的馴化污泥混合液樣品，與膜生物反應(yīng)器中原始混合液分別按5:1-10:1的體積比混合，測定膜生物反應(yīng)器內(nèi)的原始混合液及其與生物培養(yǎng)池中的馴化污泥混合液按上述不同比例混合后，超濾膜出水的CODsfa濃度，建立出水CODfc濃度隨混合比例增加的變化曲線，確定最佳混合比例；(4)以該最佳混合比例向膜生物反應(yīng)器中補(bǔ)投生物培養(yǎng)池中的馴化污泥進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)控，以改善生物活性和增加反應(yīng)器內(nèi)的生物量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜生物反應(yīng)器中生物活性的調(diào)控方法，其特征在于所述膜生物反應(yīng)器為具有生物培養(yǎng)單元和回流裝置的一體式膜生物反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于微污染地表水處理的膜生物反應(yīng)器中微生物活性的調(diào)控方法，屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域。為解決采用現(xiàn)有的膜生物反應(yīng)器處理微污染地表水時(shí)，由于原水有機(jī)物濃度較低或低溫等原因?qū)е履ど锓磻?yīng)器中的生物活性及生物數(shù)量降低，水處理效果變差的問題，本發(fā)明提出了一種對膜生物反應(yīng)器的混合液進(jìn)行培養(yǎng)和調(diào)控，以改善混合液中的微生物活性從而保證膜生物反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號C02F3/34GK102583773SQ20121001448
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者葉河秀, 周玲玲, 張永吉, 王媛 申請人:同濟(jì)大學(xué)