膜-生物反应器中pvc膜污染及清洗方法研究

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1、http://www.paper.edu.cn膜-生物反应器中PVC膜污染及清洗方法研究1,2221刘德涛，薛涛，黄霞，许德平1中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京（100083）2清华大学环境科学与工程系水环境保护研究所，北京（100084）E-mail：dbleap@m165.com2摘要：采用膜组件为聚氯乙烯超滤膜的一体式膜-生物反应器，在15L/(m•h)的次临界通量运行条件下，比较了连续无反洗和每周一次低浓度次氯酸钠反洗两种运行方式，得到两种运行方式的跨膜压差上升速率分别为1.25kPa/d和0.77kPa/d。比较

2、了不同的在线清洗方法，发现次氯酸钠反洗优于空曝气清洗、水洗、盐酸反洗和氢氧化钠反洗。比较了不同化学药剂的离线清洗效果，发现先以3‰的次氯酸钠浸泡，再用pH=1的盐酸浸泡清洗的效果较好。关键词：膜-生物反应器，聚氯乙烯超滤膜，膜污染，清洗方法中图分类号：X703.1膜-生物反应器（MBR）技术作为一种新型高效的水处理技术虽然已成功地应用于污水处理系统,但是膜在运行过程中容易受到污染,造成膜通量下降而需要及时的清洗来恢复其通量。一般先进行在线清洗，但膜经过长时间的运行之后，往往单靠在线清洗已不足以使膜通量恢复到较低的水平，这时就需要进行离

3、线清洗。因此，研究不同的在线清洗和离线清洗方法对膜通量的恢复能力，对MBR的实际应用具有十分重要的意义。本研究以城市生活污水为对象，考察了一体式膜-生物反应器(SMBR)中试装置中聚氯乙烯（PVC）超滤膜的污染情况和不同清洗方式的效果。对于PVC膜虽然其抗污染性比聚偏氟乙烯（PVDF）膜弱，但其价格却比PVDF膜便宜很多，因此研究PVC膜的污染和反洗情况，对PVC膜的大规模推广应用具有实际意义。1材料与方法1.1试验装置本中试装置位于某城市污水处理厂内，原水取自该污水处理厂经过隔栅和曝气沉砂池后的配水池，经过自建的初次沉淀池后经中间水

4、箱用泵打入膜-生物反应器内。膜组件底部采用穿孔曝气管曝气，出水采用真空泵抽吸。反洗泵跟出水泵共用一个真空泵，通过阀门切换药液和水流方向，详细流程见图1所示。61818159171721216851013471113141原水池2原水泵3沉淀池4中间水箱5进水泵6浮球液位计7一体式膜-生物反应器8膜组件9导流板10曝气管11鼓风机12气体流量计13药液箱14抽吸泵/加药泵15时间控制器16液体流量计17阀门18U形压差计图1一体式膜-生物反应器中试系统流程示意图Figure1FlowchartofpilotSMBRsystem-1-ht

5、tp://www.paper.edu.cn本研究选用海口立升PVC超滤膜材料（截流分子量为100000道尔顿）的帘式膜组件进行试验，膜面积为4.8m2。膜组件放在一个长方体膜箱里，膜组件纵向放置上下两端出水，膜箱四周设有导流板，使得膜箱内部为污泥混合液升流区，外部为降流区，利于膜箱底部的曝气对膜组件的冲刷。1.2试验方法1.2.1临界通量和运行参数临界通量是指在恒通量过滤中存在一个临界值，当膜通量大于这个值时，跨膜压差（TMP）迅速上升，膜污染急剧发展；当膜通量小于这个值时，膜污染不发生或者发展非常缓慢[1,2]。因此，使MBR在次临

6、界通量下运行，可以兼顾控制膜污染和得到较高膜通量。本研究中临界通量的测定采用“通量阶式递增法”[3]，该方法通过逐步提高膜通量同时观察TMP的变化来求得临界通量。本中试装置的膜组件曝气量为15m3/h，临界通量为15~20L/(m2·h)，长期运行时采用在15L/(m2·h)的次临界通量下，出水13分钟停2分钟的周期出水方式。污泥浓度通过定期排泥控制在6g/L左右。1.2.2清洗方法膜污染的清洗方法可分为在线清洗和离线清洗（也叫体外清洗）两类。1.2.2.1在线清洗本研究中考察的在线清洗方法包括：空曝气清洗、清水反洗、次氯酸钠反洗、盐

7、酸反洗和氢氧化钠反洗。空曝气清洗方法为停止出水和进水后，将曝气量由原来的15m3/h提高20%到18m3/h，曝气48h，之后降低曝气量到15m3/h，然后开始正常出水和进水。清水反洗方法为停止出水和进水后，通过切换阀门将清水从膜组件出水口打入膜组件内，反洗0.5h。反洗水流量与正常出水流量相同，即72L/h。本试验中清水采用自来水。次氯酸钠反洗分为低浓度次氯酸钠反洗和高浓度次氯酸钠反洗两种。低浓度的是次氯酸钠有效氯浓度为500mg/L，反洗方法是停止出水和进水，曝气5分钟后关闭曝气，通过切换阀门将浓度为500mg/L的次氯酸钠溶液1

8、0L（每平米膜用次氯酸钠溶液2L加上管路的存药量共10L）在15分钟内从膜组件出水口打入膜组件内，然后打开曝气，将曝气量调整到15m3/h，曝气5分钟后开始正常出水。高浓度的是次氯酸钠浓度为3000mg/L（即质量分数为