铁盐混凝-膜生物反应器工艺膜污染机理与控制的试验研究

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1、北京交通大学硕士学位论文引言物反应器中的混合液经循环泵增压后送至膜组件过滤端，在压力驱动下混合液中的液体透过膜成为系统处理出水，而颗粒物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流至生物反应器内。分置式MBR有如下特点：运行稳定可靠，易于膜组件的清洗、拆卸及增设，膜通量普遍较大。但一般条件下，为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高膜面错流流速，致使水流循环量增大、动力费用升高，并且由于泵的高速旋转所产生的剪切力会使某些微生物菌体出现失活现象。虽然分置式MBR技术较为成熟，应用较广，但运行能耗过大，一直在很大程度上限制了其在水处理中的广泛应用

2、【21。(2)一体式MBR将膜组件直接浸没于生物反应器内的活性污泥混合液中，因此也称为浸没式膜生物反应器(SMBR)，如图1．1(b)所示。原水进入生物反应器后，其大部分污染物被混合液中的活性污泥分解，然后在抽吸泵或水头压差作用下由膜过滤出水。曝气系统设置在膜组件下方，一方面为微生物分解污染物提供必需的氧气，另一方面促使混合液在膜表面形成循环流速，通过由此产生的剪切力和气泡的冲刷阻碍污染物在膜表面发生沉积。一体式MBR由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸或水头压差出水，能耗相对较低，仅为O．2。0．4kW·h／m3，空间布置也较分置式MBR更为紧凑p】。但是其膜

3、通量相对较低，容易发生膜污染，不容易清洗和更换膜组件。不过中空纤维式膜组件由于体积小、组装灵活，可分组设置成若干框架结构，便于从曝气池中拿出，克服了不易拆装、清洗的缺点。一体式MBR，对SS、COD、NH3-N、细菌及病毒都有良好的去除效果，对总磷、总氮也有一定的去除能力，近年来在水处理领域受到了特别关注。1．1．2膜生物反应器的特点MBR与传统活性污泥工艺相比，它主要有以下优势：(1)出水水质优质稳定：由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅度去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准(CJ

4、25．1—89)，可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷(水质及水量)的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。(2)剩余污泥产量少：该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低(理论上可以实现零污泥排放)，降低了污泥处理费用。(3)占地面积小，不受设置场合限制：生物反应器内能维持高浓度的微生物2北京交通大学硕士学位论文引言量，处理装置容积负荷高，占地面积大

5、大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。(4)可去除NH3-N及难降解有机物：由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。(5)操作管理方便，易于实现自动控制：该工艺实现了水力停留时间(HI玎)与污泥停留时间(SRT)的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。(6)易于从传

6、统工艺进行改造：该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理(从而实现城市污水的大量回用)等领域有着广阔的应用前景。同时，MBR也存在一些缺点：(1)膜造价高，使MBR的基建投资高于传统污水处理工艺。(2)膜污染容易出现，给操作管理带来不便。(3)能耗高：首先MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是MBR池中MLSS浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。1．2膜污染及其影响因素自从MBR问世以来，膜污染一直

7、是其发展的重要瓶颈，寻求控制膜污染的对策将是今后本领域研究的重点和难点。MBRI艺在污水回用方面的优势突出，但MBRI艺的膜污染问题，严重影响了该工艺的稳定性与经济性，已成为国内外研究的热点。膜污染机理复杂，关系到膜材料、生物料液特性和溶质一膜作用等，目前尚未完全清楚，这给膜污染控制带来了难度。1．2．1膜污染的定义膜污染是指在膜过滤过程中，污水中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学相互作用，或因为浓差极化使某些溶质在膜表面超过其溶解度及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透北京交通大学硕士学位论文引言过流量与分离特性

8、发生变化的现象【4】。广