专利名称：用于微污染地表水处理的膜生物反应器中微生物活性的调控方法
技术领域：
本发明属于饮用水处理技术领域，具体涉及一种用于微污染地表水处理的膜生物反应器中生物活性的调控方法。
背景技术：
与传统饮用水处理技术相比，膜生物反应器进行饮用水处理具有出水水质好、设备紧凑、占地小、剩余污泥量少、运行灵活稳定，易于自动控制等优点。在膜生物反应器中， 生物作用在去除有机物方面占主导地位，生物处理效果的好坏直接影响膜生物反应器的效果。由于微污染水源水中营养基质含量相对较少，相比于处理生活污水，膜生物反应器内的微生物的生长特性有所不同，为了维持膜生物反应器中混合液的生物量和生物活性，需要在膜生物反应器中营造良好的微生物生长环境。这需要考虑有机负荷、水温、溶解氧、pH 值、营养平衡、有毒物质等多方面的因素，其中对反应器稳定运行影响最大的因素是有机负荷问题。由于微污染水源水是一个贫营养的生态环境，当原水中有机物浓度较低时，微生物在反应器内由于内源呼吸作用不断自我消耗，可能会导致反应器中的微生物无法正常生长。从而使反应器对有机物和氨氮的去除效果变差，出水生物稳定性降低。因此如何维持膜生物反应器内的生物量和保持微生物的活性是提高膜生物反应器处理效果和运行稳定性的一个值得深刻探讨的问题。通过对现有技术文献检索发现，在饮用水生物处理中，可能存在着一个有机污染物浓度的临界值，当高于该值时，异养菌由于营养充足而处于对空间和溶解氧竞争的有利地位，优先进行代谢活动；当低于该值时，生物群落中异养菌由于得不到足够的营养而不能处于绝对优势，与其他细菌共生互生，导致膜生物反应器内的生物量和生物活性降低，降低该处理工艺对有机物的去除效果。但目前尚没有一种可以预防膜生物反应器内的生物量和生物活性降低的有效方法，因此，如何快速预警这类问题并及时控制混合液的生物量和生物活性的降低是目前膜生物反应器应用于微污染地表水处理中亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为膜生物反应器处理微污染地表水工程应用中，原水有机物浓度较低或低温导致膜生物反应器中的生物活性不佳、生物量较少，出水水质不稳定的问题，提供一种用于微污染地表水处理的膜生物反应器中生物活性的调控方法。本发明提供的技术方案如下
一种用于微污染地表水处理膜生物反应器中微生物活性的调控方法的方法，具体步骤如下
(I)在膜生物反应器运行较稳定的条件下，从膜生物反应器中取体积百分比为109Γ20% 污泥混合液至生物培养池内，并向生物培养池内投加葡萄糖、尿素及磷酸二氢钾营养物
3质，控制营养物质中C:N:P质量比为100:5:1，同时控制生物培养池内的溶解氧>6mg/L、 pH=6. 5^8. 5、温度20-30°C，为活性污泥提供生长繁殖条件，维持污泥混合液中的微生物活
(2)通过监测膜生物反应器进水的CODsfa浓度进行预警，预警CODsfa的临界值为3.5mg/L ；
(3)当膜生物反应器进水的CODsfa浓度高于临界值3.5mg/L时，表示进水有机基质较高， 异养菌营养充足处于对空间和溶解氧竞争的有利地位，膜生物反应器运行稳定；当进水的 CODfc浓度低于临界值3. 5mg/L时，表示生物膜群落中的异养菌得不到足够的营养而不能处于绝对的竞争优势，则需要对膜生物反应器内混合液的生物量和生物活性进行调控取生物培养池中的驯化污泥混合液样品，与膜生物反应器中混合液分别按5:1-10:1的体积比混合，测定膜生物反应器内的原始混合液及其与培养池内混合液按上述不同比例混合后， 超滤膜出水的CODsfa浓度，建立出水CODfc浓度随混合比例增加的变化曲线，确定最佳混合比例；
(4)以该最佳混合比例向膜生物反应器中补投生物培养池中的驯化污泥进行现场调控，以改善生物活性和增加反应器内的生物量。本发明中，所述膜生物反应器为具有生物培养单元和回流装置的一体式膜生物反应器。本发明提供的方法，可有效预防由于微污染地表水有机基质浓度或水温降低等原因引起的混合液中微生物活性降低造成的处理效果不稳定的突发事件的发生，为保障微污染原水膜生物反应器工程的稳定运行和保证工程出水水质提供了一种快速有效的方法。
图I为本发明提供的提高膜生物反应器内生物活性的调控方法示意图。图2为本发明的带有生物培养池的膜生物反应器结构示意图。图中标号1为生物培养池，2为膜生物反应器，3为膜组件，4为第一污泥循环泵， 5为第二污泥循环泵，6为空气泵，7为空气阀门，8为空气阀门，9为第一空气流量计，10为第二空气流量计，11为抽吸泵，12为膜生物反应器曝气管，13为生物培养池曝气管，14为第一支路，15为第二支路。
具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本发明。如图2所示，本装置包括生物培养池I、膜生物反应器2、膜组件3、第一污泥循环泵 4、第二污泥循环泵5、空气泵6、空气阀门7、空气阀门8、第一空气流量计9、第二空气流量计 10、抽吸泵11、生物池曝气管12、生物培养池曝气管13、第一支路14和第二支路15。所述生物培养池I底部通过管路和第二污泥循环泵5与膜生物反应器2相连通，底部设有生物培养池曝气管12，所述膜生物反应器2通过底部管路和第一污泥循环泵4与生物培养池I 顶部连通，底部设有生物培养池曝气管13，所述所述膜组件3浸没在膜生物反应器2中、并通过管路与抽吸泵11相连，所述空气泵6分别通过第二支路15和第一支路14与生物培养池7中的曝气管13和膜生物反应器2中的曝气管12相连通，所述第一支路14上设有空气阀门7和第一空气流量计9，所述第二支路15上设有空气阀门8和第二空气流量计10。采用如图2所示的膜生物反应器净化饮用水工艺对微污染原水进行处理。待处理的原水首先进入膜生物反应器2，水力停留时间I. 5h。膜组件3采用海南立升净水科技有限公司提供的浸没式中空纤维膜，膜孔径O. 01 μ m，膜材质为聚氯乙烯。膜组件的透水通量15L/m2 · h， 膜出水由抽吸泵11抽出，抽吸泵的抽吸压力在15kPa 30kPa范围内。膜生物反应器由外部的空气泵6通过位于膜生物反应器底部的曝气管12向膜生物反应器内曝气，气水比20:1， 通过第一空气流量计9控制。在膜生物反应器运行稳定期间，间歇或周期性地将膜生物反应器中的109Γ20%的污泥混合液以一定流量通过第一污泥循环泵4引流至污泥培养池中， 并用葡萄糖、氯化铵及磷酸二氢钾等营养物质对其进行连续培养。在进水有机基质浓度低于临界值或水温较低时，将生物培养池I中的经培养的高浓度的污泥混合液通过第二污泥循环泵5回流至膜生物反应器2中与原混合液混合。具体所选用的污泥混合液的比例要根据污泥浓缩池中混合液的污泥浓度和生物活性等选择。实施例I
膜生物反应器进水CODsfa浓度为3. 5^4. 2mg/L，氨氮浓度为O. 5^1. 3mg/L，水力停留时间为1.5h。其间，从膜生物反应器中取109Γ20% (体积比)污泥混合液至生物培养池内，并每日向培养池内投加一定葡萄糖、尿素及磷酸氢二钾等营养物质使C:N:P ^ 100:5:1,同时控制培养池内的溶解氧>6mg/L、pH=6. 5^8. 5、温度25°C左右等，使培养池内微生物迅速增殖，且生物活性大为改善。当进水CODfc浓度降低至3. 5mg/L时，膜生物反应器中的生物活性不佳、生物量也逐渐减少，向反应器中补投经驯化的活性污泥进行调控。按驯化污泥含量与污泥混合液含量比为0、5:1、8:1、10:1对混合液中微生物活性进行调控，测定调控后出水的CODsfa的浓度。测试结果如表I所示，结果显示当混合比例为8:1时，混合液对CODsfa的去除效果最好，确定为最加混合比例。表I本发明净水效果
权利要求
1.一种用于微污染地表水处理的膜生物反应器中的生物活性的调控方法，其特征在于该方法的具体步骤如下(I)在膜生物反应器运行较稳定的条件下，从膜生物反应器中取体积百分比为109^20% 污泥混合液至生物培养池内，并向生物培养池内投加葡萄糖、尿素及磷酸二氢钾营养物质，控制营养物质中C:N:P质量比为100:5:1，同时控制生物培养池内的溶解氧>6mg/L、 pH=6. 5^8. 5、温度20-30°C，为活性污泥提供生长繁殖条件，维持污泥混合液中的微生物活(2)通过监测膜生物反应器进水的CODsfa浓度进行预警，预警CODsfa的临界值为3.5mg/L ；(3)当膜生物反应器进水的CODsfa浓度高于临界值3.5mg/L时，表示进水有机基质较高， 异养菌营养充足处于对空间和溶解氧竞争的有利地位，膜生物反应器运行稳定；当进水的 CODfc浓度低于临界值3. 5mg/L时，表示生物膜群落中的异养菌得不到足够的营养而不能处于绝对的竞争优势，则需要对膜生物反应器内混合液的生物量和生物活性进行调控取生物培养池中的驯化污泥混合液样品，与膜生物反应器中原始混合液分别按5:1-10:1的体积比混合，测定膜生物反应器内的原始混合液及其与生物培养池中的驯化污泥混合液按上述不同比例混合后，超滤膜出水的CODsfa浓度，建立出水CODfc浓度随混合比例增加的变化曲线，确定最佳混合比例；(4)以该最佳混合比例向膜生物反应器中补投生物培养池中的驯化污泥进行现场调控，以改善生物活性和增加反应器内的生物量。
2.根据权利要求I所述的膜生物反应器中生物活性的调控方法，其特征在于所述膜生物反应器为具有生物培养单元和回流装置的一体式膜生物反应器。
全文摘要
本发明涉及一种用于微污染地表水处理的膜生物反应器中微生物活性的调控方法，属于饮用水处理技术领域。为解决采用现有的膜生物反应器处理微污染地表水时，由于原水有机物浓度较低或低温等原因导致膜生物反应器中的生物活性及生物数量降低，水处理效果变差的问题，本发明提出了一种对膜生物反应器的混合液进行培养和调控，以改善混合液中的微生物活性从而保证膜生物反应器的稳定运行。
文档编号C02F3/34GK102583773SQ20121001448
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者叶河秀, 周玲玲, 张永吉, 王媛 申请人:同济大学