超音波线上清洗生物性积垢控制对SMBR活性污泥与过滤通量效应之.PDFVIP

超音波線上清洗生物性積垢控制對 SMBR活性污泥與過濾通 量效應之研究 摘要 薄膜分離技術已廣泛應用在水與廢水處理上，尤其是水及廢水回收再利用 更是不可或缺。而薄膜積垢(fouling)現象卻影響其使用效率及提高處理成本， 進而阻礙其應用推廣。本研究於沉浸式薄膜生物反應槽(Submerged membrane bioreactor, SMBR)內組裝一超音波設備，應用於線上薄膜去生物性積垢，探討 超音波對薄膜積垢控制與對活性污泥活性之影響，以期將此技術應用於 SMBR 處理廢水，提高其操效率、降低處理成本提高水回收再利用之目標。在 10000 mg/L 高活性污泥濃度下，於薄膜過濾時間至 26 小時，薄膜積垢使過濾通量， 由769.2 mL/h之初使過濾通量下降至270.8 mL/h。於第32小時進行2分鐘的 超音波線上清洗，清洗後通量回復到 466 mL/h，恢復過濾通量達 72%以上。但 繼續過濾至 46 小時，通量下降到 127.6 mL/h，再進行線上清洗，清洗後通量 卻只能回復到 217.2 mL/h，恢復過濾通量約 70%。另進行超音波線上清洗，發 現在實驗使用之超音波頻率與功率下，對微生物分解有機物影響不明顯。 關鍵詞: 薄膜生物反應槽，超音波， 線上清洗 一、前言 活性污泥法因技術成熟、處理效果穩定、成本低等優點，被廣泛的應用在處 理生活污水或工業廢水場 。標準活性汙泥處理程序，雖可有效地分解廢水中之有 機物質，但需有終沉池分離大量污泥分離大量污泥 。偶有突發狀況常無法有效固 液分離，去除水中之固體物。此程序仍有許多問題待克服如高污泥產量、生物處 理效果有限、佔地面積大及終沉池沉澱效率等問題 (1-3) 。 近年來針對活性污泥法問題的改善，發展出薄膜生物反應槽(Membrane bioreactior, MBR )技術 。MBR 技術結合傳統活性汙泥法與薄膜技術而成(4-5) ，此 程序為現階段最具潛力的廢水回收再利用技術之一 。MBR 技術不僅保留傳統活 性污泥法的優點，且不需要沉澱池及其他附屬之過濾與後續處理設施，可避免生 物反應槽內微生物被洗出(wash out)，亦可免除活性污泥容易澎化或上浮的缺點 而降低處理效率，而成為一新世代之生物處理技術。 MBR 通常應用於二級生物處理，同時具有生物處理與薄膜過濾之功能，因 此其處理水質為三級處理之標準，利於水回收再利用 。在發展初期薄膜過濾系統 放置於反應槽後，類似活性污泥法之終沉池的方式操作，稱為側式(Side-stream MBR)系統(如圖 1 所示)。而後為了節省操作動力及土地成本，將薄膜系統置於 傳統的活性污泥反應槽中，稱為沉浸式( submerged MBR ，SMBR)系統 。此系統 中的薄膜可取代傳統廢水生物處理程序中的終沉池。由於活性污泥會累積於薄膜 的表面並形成一層生物膜，使得沉浸式MBR系統可同時具有活性汙泥及生物膜兩 種反應特性，可提升出流水質 (6) 。 Fig.1 Side-stream MBR and submerged MBR MBR處理系統有高容積效率、低污泥產生率及操作簡單等優點，且處理效 率優於傳統活性污泥法。不論採用沉浸式或側式薄膜生物反應槽，其出流水質 佳，在正常操作條件下出流水之SS甚小，且可忍受高負荷變動；操作時因混合 液懸浮固體物(MLSS)長期保留於反應槽內，包含原生動物、後生動物、真菌及 細菌等微生物，雖可保持反應槽內之微生物多樣性及高污泥濃度，但薄膜表面之 (13-14) (6) 積垢表現象嚴重 ，如圖2所示 ，導致系統過濾出水量嚴重降低。因此 MBR 系統雖可於低水力停留時間、高污泥停留時間及高MLSS下操作，但薄膜積垢 現象成為 MBR操作上最大困擾之一。 Fig.2 The biofilm on the hollow fibers in SMBR wastewater treatment plant 造成薄膜積垢的主要物質可分為: 1.有機性積垢( organic fo