LEVAPOR生物膜技术在MBR工艺中的应用

DeutecEnvironmentalTechnologyCo.LtdUniversityScienceParkofGuilinHigh-Tech-Zone,Room422Tel/Fax:[phone]GuimoRoadMobile:008613607736907Guilin,541004,VRCE-Mail:[e-mail]LEVAPOR生物膜技术在MBRMBRMBRMBR工艺中的应用DeutecEnvironmentalTechnologyCo.LtdUniversityScienceParkofGuilinHigh-Tech-Zone,Room422Tel/Fax:[phone]GuimoRoadMobile:008613607736907Guilin,541004,VRCE-Mail:[e-mail]项目介绍该项目是在厌氧+膜生物反应器中使用LEVAPOR生物膜技术去除印染废水中的染料物质活性黑5。在生化反应器中对偶氮染料的脱色过程中使用膜生物反应器（MBR）的目的是保持反应器中有足够多的生物量并且让大分子物质继续保留在反应池中。如果在反应池中微生物以悬浮状态存在MBR就会受到比较严重的膜污染，从而导致膜通量降低。使用普通的活性污泥法还会导致有毒有害物质以及代谢物质（例如多糖类物质）的堆积，从而加重了膜污染的程度。如果将驯化好的微生物菌群固定在LEVAPOR悬浮填料上一方面对污水中的COD、氨氮以及其它有毒物质的去除率更高，另一方面启动时间以及降解时间更短，而且整个工艺流程的稳定性明显得到改善。另外很重要的一点是使用LEVAPOR生物膜技术后可观察到膜清洗的时间间隔比没有使用该技术的时间间隔增加一倍，因此膜生物反应器的使用寿命明显延长。项目结果在该项目中对使用普通的活性污泥法和LEVPAOR生物膜技术做了定量的分析。通过使用HPLC-DAD检测技术对染料物质活性黑5的去除过程做了分析，见图一。图A中是活性黑5的浓度随时间的变化情况。黑色曲线是使用LEVAPOR生物膜技术，红色曲线是使用活性污泥法的该偶氮类物质的浓度变化趋势图。从中可以观察到使用LEVAPOR生物膜技术48小时后活性黑5能彻底降解，而使用活性污泥法需要72小时活性黑5的浓度才趋近于零。图B显示的是活性黑5的降解产物2-（4-氨基苯磺酰基）乙醇的浓度变化情况。黑色曲线是使用LEVAPOR生物膜技术，红色曲线是使用活性污泥法的该物质的浓度变化趋势图。使用LEVAPOR生物膜技术2-（4-氨基苯磺酰基）乙醇的浓度在48小时达到5mM，而使用普通活性污泥达到同样的浓度则需要96小时。从图A和图B可以得出以下结论，降解活性黑5使用LEVAPOR生物膜技术比使用活性污泥法时间明显减少，效率明显提高。DeutecEnvironmentalTechnologyCo.LtdUniversityScienceParkofGuilinHigh-Tech-Zone,Room422Tel/Fax:[phone]GuimoRoadMobile:008613607736907Guilin,541004,VRCE-Mail:[e-mail]0.00.51.01.52.02.53.00122436486072AnaerobreduktiverAbbauvonReactiveBlack5(c0=2,6mM)AnaerobreduktiverAbbauvonReactiveBlack5(c0=2,6mM)AnaerobreduktiverAbbauvonReactiveBlack5(c0=2,6mM)AnaerobreduktiverAbbauvonReactiveBlack5(c0=2,6mM)Zeit[h]Zeit[h]Zeit[h]Zeit[h]cccc[[[[mmmmMMMM]]]]AcRB5-H[mM]BcRB5-H[mM]CcRB5-H[mM]DcRB5-H[mM]EcRB5-H[mM]FcRB5-H[mM]VerlaufderBildungvonp-BaseausderanaerobenReduktionvonReactiveBlack5VerlaufderBildungvonp-BaseausderanaerobenReduktionvonReactiveBlack5VerlaufderBildungvonp-BaseausderanaerobenReduktionvonReactiveBlack5VerlaufderBildungvonp-BaseausderanaerobenReduktionvonReactiveBlack5012345678024487296120144168192Zeit[h]Zeit[h]Zeit[h]Zeit[h]c[mM]c[mM]c[mM]c[mM]Acp-Base[mM]Bcp-Base[mM]Ccp-Base[mM]Dcp-Base[mM]Ecp-Base[mM]Fcp-Base[mM]ohnePU-SchaummitPU-Schaum图一：(A)活性黑5的厌氧生物降解；(B)活性黑5的降解产物2-（4-氨基苯磺酰基）乙醇ABDeutecEnvironmentalTechnologyCo.LtdUniversityScienceParkofGuilinHigh-Tech-Zone,Room422Tel/Fax:[phone]GuimoRoadMobile:008613607736907Guilin,541004,VRCE-Mail:[e-mail]此外还对活性黑5的降解做了动力学分析，见图二。其中黑线表示使用LEVPAOR生物膜，红线表示使用活性污泥法，从中可以看出投加LEVPAOR生物膜载体后活性黑5的降解速度是活性污泥法的一倍。KinetikanaerobeReduktionmitRB5-H(cKinetikanaerobeReduktionmitRB5-H(cKinetikanaerobeReduktionmitRB5-H(cKinetikanaerobeReduktionmitRB5-H(c0000=2,6mM=2,6mM=2,6mM=2,6mMLLLL-1-1-1-1))))y=-1,7661x-0,0112R2=0,9954y=-0,9342x+0,0289R2=0,9536-2,0-1,5-1,0-0,50,000,511,522,5Zeit[d]Zeit[d]Zeit[d]Zeit[d]lnc/clnc/clnc/clnc/c0000p-Basep-Basep-Basep-BaseLNPU(n=3)LNohnePU(n=3)Linear(LNPU(n=3))Linear(LNohnePU(n=3))图二：活性黑5的降解动力学分析图3是活性黑5的降解机理，通过厌氧工艺该物质能被降解为2-（4-氨基苯磺酰基）乙醇。ReactiveBlack5hydolysiertMW:744RB5-HRB5-HRB5-HRB5-HSCH2CH2OHOONHSCH2CH2OHOONN-O3S-O3SNH2ONanaerobeBehandlungpH7p-Basep-Basep-Basep-Base7-Amino-8-hydroxy-1,3-naphthoquinon-3,6-disulphonat-1,2-diiminMW:347SOONH2CH2CH2OH2-(4-Aminobenzensulphonyl)ethanolMW:201AutoxidationDihydroxynaphthoquinon-3,6-disulphonatdiiminMW:348Hydrolyse-NH3+H2OTAHNDSTAHNDSTAHNDSTAHNDSDP1DP1DP1DP1TAHNDSTAHNDSTAHNDSTAHNDSDP2DP2DP2DP2OHNH-O3SSO3-NHOH1-2-7-Triamino-8-hydroxy-3-6-naphthalindisulphonatMW:349TAHNDSTAHNDSTAHNDSTAHNDS-2HNH2NH2-O3SSO3-NH2OHNHNH2-O3SSO3-NHOH图三：活性黑5的降解机理DeutecEnvironmentalTechnologyCo.LtdUniversityScienceParkofGuilinHigh-Tech-Zone,Room422Tel/Fax:[phone]GuimoRoadMobile:008613607736907Guilin,541004,VRCE-Mail:[e-mail]使用LEVPAOR生物膜载体的优势还体现在对硫酸盐以及COD的去除，相对于活性污泥法其对以上物质的去除率更高，去除时间更短。在该项目中还对氧化还原电位做了定量分析，见图四，黑线表示使用LEVPAOR生物膜载体，红线表示使用活性污泥法。LEVPAOR生物膜技术能更快地降低氧化还原电位，将氧化还原电位减少到-400mV只需要一天，而使用活性污泥法则需要4天。使用LEVPAOR生物膜技术偶氮类物质的降解速度和氧化还原电位的减少速度更快表明其中存在一定的关联。偶氮类物质的降解是因为偶氮基团被还原为氨基，从而电位降低。EntwicklungdesRedoxpotentialsEEntwicklungdesRedoxpotentialsEEntwicklungdesRedoxpotentialsEEntwicklungdesRedoxpotentialsE0000beideranaerobenReduktionvonReacctiveBlack5beideranaerobenReduktionvonReacctiveBlack5beideranaerobenReduktionvonReacctiveBlack5beideranaerobenReduktionvonReacctiveBlack5-500-400-300-20001234567891011121314Zeit[d]Zeit[d]Zeit[d]Zeit[d]EEEE0000[mV][mV][mV][mV]E0[mV]AE0[mV]BE0[mV]CE0[mV]DE0[mV]EE0[mV]FE0[mV]ohnePU-SchaummitFarbstoffmitPU-SchaummitFarbstoffohneFarbstoff/PU图四：在厌氧反应器中氧化还原电位的变化情况此外还对使用LEVPAOR生物膜技术对MBR膜污染的改善做了研究，发现长期使用后膜的清洗间隔可以延长一倍以上的时间，这表明一方面能减少清洗膜的化学品的使用量，另一方面膜的使用寿命能够得到延长。这是因为很多高分子物质如多糖类物质被吸附到LEVPAOR载体上，从而减少了膜污染的负荷。