直鏈二元酸結構式為 HOOC（CH2）nCOOH（n為大于 7 的整數），是工程塑料尼龍的主要原料，還可用于合成香料的麝香酮，彩色顯象管與偏轉線圈粘合用膠，制成電解電容器、制備高級香料中間體、高檔潤滑油、高檔防銹劑、高級粉末涂料、熱熔膠、合成纖維以及其它聚合物等。據有關專家估計，到2010 年，我國對長鏈二元酸的需求量將達到 4～5萬噸。無論在直鏈二元酸傳統生產工藝及新的生物發酵生產技術都將產生大量酸性廢水，成分復雜，存在大量難降解及有毒有害物質，不僅造成其處理工藝復雜及穩定運行的困難，且對于擴產改造廢水處理設施帶來很大問題。為此，作者到山東某二元酸生產企業，進行了 MBR 工藝中試實驗。
1 原廢水處理工藝
1.1 廢水水質及工藝流程
企業采用生物發酵法生產技術，以正構烷烴為原料，由特殊細菌進行發酵氧化，通過離子交換及活性炭脫色等工藝，從發酵產物中分離出直鏈二元酸。
目前污水處理系統處理水量為 1730m3/d，廢水根據其產生情況分為工藝廢水、生活污水和其他生產廢水。各項具體水質見表 1。
 
工藝廢水中主要含有直鏈烷烴石蠟油生物發酵后的產物碳十二、碳十三直鏈二元酸及其烷烴衍生物，不易被生物降解；廢水中二元酸在酸性條件下能析出，在堿性條件下溶解為離子狀態；工藝廢水進入第一調節池，其他生產廢水進入第二調節池。處理工藝流程見圖 1。

1.2 運行情況及問題
表 2 為 2005 年 2 月份系統運行數據，從中可以看出：CASS 池最終出水 COD 很不穩定，大多數情況下無法達標。主要存在以下幾方面問題:
（1） UASB 問題: 工藝廢水硫酸鹽濃度較高，UASB運行效率低下,去除 COD 主要依靠 CASS。
（2） CASS 問題：工藝廢水中 COD 的組成主要以二元酸為主，占 80%以上，長鏈二元酸是不易生物降解的有機物，其 BOD/COD<0.2，COD 濃度高且不穩定，導致生化反應困難且不穩定。此外，運行中
CASS 池容易污泥膨脹，導致泥水分離困難，出水中夾雜大量的污泥絮體，此時 COD 會在 600mg/L 以上，最終出水 NH +-N 和 TP 濃度也嚴重超標。
（3）其他問題：為滿足市場需求，企業擴產將增加 1000m3/d 生產廢水及生活污水，總處理規模達到
2500m3/d 左右，CASS 池水力停留時間已經由 8d 縮短為 5d，幾乎滿負荷運行，現有的污水處理設施不能滿足增加廢水處理需求，需要進行改造或擴建新的污水處理系統，但采用常規的方法重擴建污水處理設施需占用較大面積。此外，南水北調迫使北方用水水價上漲，且要求企業廢水排放執行更嚴格的排放標準。
MBR 工藝是將現代膜分離技術與傳統生物處理技術有機結合起來的一種新型高效污水處理及回用工藝。具有占地面積小、容積負荷高、泥量少、易實現自控等特點[1-2]。MBR 在較小池容內實現較高的處理負荷,出水水質更好，甚至可能到達中水回用標準。
2 MBR 工藝中試
2.1 試驗內容
實驗分兩階段進行。第一階段主要考察 CASS出水的實際可再生化性，同時達到強化馴化污泥的目的，為期兩周左右；第二階段取 UASB 出水為進水源，在保證出水 COD 去除率情況下，逐漸縮短水力停留時間，整個實驗過程在無排泥條件下運行。
2.2 材料和方法
2.2.1    試驗裝置
試驗采用一體式 MBR，膜組件采用中空纖維膜，接于微孔曝氣框架上，膜面積 1m2，膜孔徑
0.2μm,材質 PVDF(聚偏氟氯乙烯)，反應器有效容積
100L，試驗流程如圖 2 所示。
2.2.2    分析方法
 
COD  采 用 重 鉻 酸 鉀 國 標 法 ；BOD  采 用 BOD-220A 微生物法 BOD 快速測定儀測定；pH 值采用 LP115-BLE 酸度計測定；氨氮采用納氏試劑比色法；MLSS 及 MLVSS 采用重量法測定；DO 使用 JENCO-9190 溶氧儀測定。
3 結果與討論
3.1 生化性驗證及強化馴化
從 4 月 18 日～4 月 30 日，取 CASS 排放水進行實驗，污泥取自 CASS 池，，強化訓化結果見表 3。由表 3 可知，平均進水 COD 為 438mg/L，MBR 出水
COD 穩定在 69mg/L，反應器內 COD 在初始 4、5d 表現出一定積累，但逐漸呈下降趨勢，這表明 CASS 出
 
 
水仍具有一定生化性，其中難降解的大分子物質在
MBR 被截留，相對延長其水力停留時間，加上微生物的有效截留，使得這部分污染物在反應器中強化去除；硝化細菌在 CASS 容易隨排放水流走，而硝化菌的生長速率較異氧菌低近一個數量級[3]，使得 CASS排放水氨氮忽高忽低，而 MBR 將硝化細菌截留于反應器內，增加了硝化菌數量，使得氨氮也進一步降低到 2mg/L 以下。
3.2 MBR 取代 CASS
第二階段從 5 月 1 日到 6 月 22 日，取厭氧反應器 UASB 出水，在 4 月 30 日完成反應器內原有廢水替換，然后逐漸縮短 HRT，考察 8 種工況下 MBR工藝對 COD、氨氮、TP 的去除情況。各工況條件及運行情況見表 4。
 
3.2.1 COD 的去除
由表 4 和圖 3 可見，隨著污泥濃度的增加，前 7種工段下，HRT 從 5d 縮短到 2d，污泥負荷在 0.2～
0.4kgCOD/kgMLSS·d， 出 水 COD 穩 定 在 均 值79mg/L 左右，平均去除率為 97%, 明顯低于 CASS
出水 COD，但在第 8 段，HRT 為 1d，污泥濃度達10g/L 時，曝氣困難，溶氧偏低，污泥負荷達到 0.5～
0.7kgCOD/kgMLSS·d,出水 COD 在 200mg/L 左右，已經不能降到一滿意水平。整個過程表明，隨著污泥濃度的增加，縮短 HRT 等于使 F/M 維持在某一水平（0.3 左右），出水水質良好，但 HRT 過短則導致污
泥負荷過高，出水狀況惡化。
3.2.2     氨氮的去除
由表 4 和圖 4 可以看出，前 3 工況出水氨氮均值為 1.6mg/L，低于 CASS 出水 4mg/L，從第 4 工況開始 MBR 出水氨氮逐漸呈現上升趨勢，甚至高于
CASS 出水，這與硝化菌的增加，氨氮的去除效果本應更好相矛盾。分析發現，因為整個實驗在不排泥條件下進行，污泥齡過長導致硝化菌活性逐漸降低，宏觀表現出氨氮去除效率的降低，與文獻[4]研究結果相符。
3.2.3 TP 的去除
由表 4 和圖 5 可以看出，在前兩工段，MBR 出水 TP 平均值 11mg/L 較 CASS 出水 24mg/L 低，表明MBR 實現了強化去除 TP 的目的。從第 3 工段開始出水 TP 呈現上升趨勢，后期甚至高于 CASS 出水TP。觀察反應器時，看到低部淤積大量黑色污泥，這也就是出水TP 過高的原因所在。
聚磷菌除磷依靠厭氧釋放磷和好氧吸收磷之差實現，污泥濃度的增加也同時增加了厭氧區域，而吸收的磷因沒有進行排泥，始終存在于污泥中，增加了聚磷菌釋放磷的幾率。因此,在實際運行中，適當的排泥對于MBR 的穩定除磷也是必要的。
此外，可以看出，盡管 MBR 強化去除了幾乎較CASS 多一倍的 TP，但是仍然高達 11mg/L。生物法除磷能力是有限的，工藝廢水含磷過高，除磷最有效方法是化學法[5]。MBR 工藝與化學等手段結合使用，將可能獲得更優效果。例如向反應器中投加一定量的鋁鹽或鐵鹽，這需要進一步實驗了解其投加量等參數是否會對 MBR 的運行產生負面影響。







4 結 論
MBR 中試結果表明：污泥濃度控制在 7000～9700mg/L、溶解氧 2～3mg/L 時，HRT 可縮短到 2d，與 CASS 水力停留時間相比縮短了 3d， 但出水COD 仍維持在一較低水平，平均值為 79mg/L，平均去除率為 97%。MBR 工藝中硝化菌的富集強化了氨氮的去除，但因實驗在不排泥條件下進行，使得硝化菌活性降低，導致出水氨氮偏高，在保證硝化菌活性階段，平均值為 1.6mg/L；MBR 工藝較 CASS 工藝具有更優的除磷性能，但除磷性能是有限的，說明在 MBR 工藝應用中除適當排泥外，還應考慮用化學方法以實現更優的脫磷效果。
MBR 工藝對 CASS 進行改造是可行的，在不增加現有池容情況下，使處理水量增加為原有的 2.5倍，不僅解決了增加廢水的處理問題，更增加了其抗沖擊負荷能力，出水水質穩定良好，優于國家污水綜合排放標準二級標準。因出水中幾乎無 SS，如果后期出水進一步經過反滲透，就很容易實現廢水的回用。