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1、3膜生物反应器运行条件的优化及膜污染的控制郑 祥 樊耀波提要 初步讨论了膜生物反应器MBR运行条件的优化和膜污染的控制,提出低压操作不仅有利于提高能量利用效率,而且有利于膜通量长时间保持较高水平。试验结果表明:膜的污染是造成膜生物反应器能耗较高的主要原因;采用恒通量操作方式,在运行初期控制初始膜通量,有利于控制膜污染的产生;反冲洗是保持恒定膜通量,维持系统长期稳定运行的有效措施。关键词 膜生物反应器 膜污染 印染废水处理 活性污泥 反冲洗 化学清洗3 膜生物反应器是高效膜分离技术与活性污泥相厌氧池容积为415m,主要作用是对难降解的结合的新型水处理技术。由
2、于膜的高效截留作用,染料等有机物进行水解酸化。曝气池容积为31033微生物被完全截留在生物反应器中,实现水力停留m,曝气池中的曝气量为8～15m/h。膜单元采用时间与污泥停留时间的彻底分离,消除了传统活性中空纤维超滤膜,膜材料为聚丙烯氰(PAN),截割分污泥工艺的污泥膨胀问题。由于MBR具有对污染子量5万,由中国科学院生态环境研究中心研制。物去除效率高、出水水质稳定、操作简单、易于管理膜单元由3个中空纤维膜组件构成,每个膜组件面[1～3]积为4m2,膜的总面积为12m2。曝气池中的水经的特点,具有广阔的应用前景。但是,MBR工艺的广泛应用不仅取决于自身的技术
3、可行性,还取预滤器过滤后进入膜单元,防止活性污泥中的纤维、决于其经济可行性,较高的运行费用是MBR推广杂物等对中空纤维膜通道的堵塞。活性污泥在中空应用中遇到的主要问题。本文研究了各种操作条件纤维膜内沿轴线流过,出水沿径向流出,膜过滤方式对膜污染与运行能耗的影响,试验结果表明:膜生物为错流式。反应器运行中的能耗问题实质是膜污染问题;合适112 分析项目的操作方法可以较有效地控制膜污染,提高膜与整系统运行参数包括:透水量V、运行时间t、膜个系统的使用性能和寿命。组件入口压力P1、出口压力P2、循环水量Q、反冲1 材料与方法洗时间tb、反冲洗周期tf。111 试验
4、装置与流程2 结果和讨论该试验装置由生物反应器单元(厌氧池和曝气211 影响能耗的因素池)、膜单元、水力循环、反冲洗、自动化控制等系统21111 膜面操作压力对膜通量和能量利用效率的组成,试验装置系统示意见图1。影响膜组件的操作压力(TMP=(P1+P2)/2)是系统运行的重要参数,操作压力对膜通量和膜污染同时有影响。研究者大多从定性分析的角度研究了工作压力对膜通量与膜污染的影响:即高操作压力能获得较大的膜通量,但膜易受污染;低操作压力虽能降低膜的污染速度,但膜通量不能达到较大值。但较少从定量分析的角度研究操作压力对膜通量与能图1MBR试验装置量利用效率的影
5、响。图2为系统运行60d后,MLSS在115～210g/L时的膜通量与膜面操作压力的关3国家“九五”科技攻关课题(962909205203)。系,结果表明膜通量与操作压力的对数成线性关系,给水排水 Vol127No14200141©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.3能耗是很低的,仅为013～017kW·h/m。随着膜污染的加剧,为了保持较为恒定的膜通量,膜面流速从初期的113m/s提高到后期的316m/s,操作压力3从19kPa增加到77kPa,能耗从013kW·h/
6、m升3高到310kW·h/m。这表明膜生物反应器运行中的能耗问题实质是膜污染问题。图2 压力与膜通量、运行能耗的关系其关系式为:y=213103lnx-4031442R=019964从图2可以看出:膜通量随TMP的增加而增加,但增加速度逐渐降低并趋向平缓。这主要是由于膜对活性污泥的分离是一种压力驱动的过滤过图3 膜面流速、能耗的变化状况程。活性污泥混合液通过超滤膜的过滤阻力来自超滤膜微孔本身的阻力及活性污泥在膜表面形成的凝胶层的阻力。TMP对膜通量的影响主要体现在该凝胶层厚度与密实程度。膜表面的凝胶层在高的操作压力下变得更加密实,导致过滤阻力的增加,从而降低
7、了膜通量增加的速度。同时凝胶层的密实化也增加膜的清洗难度,降低了反冲洗对膜的清洗效果。 从膜的处理水量来看,提高膜操作压力有利于3图增加膜通量,但操作压力的增加几乎使处理每m4 膜通量、平均压力的变化状况污水的能耗成线性增加。从图2可以看出,当操作212 膜污染的控制3压力为45kPa,能耗仅为111kW·h/m;操作压力为了减轻膜的污染,延长膜的使用寿命,本试验3上升到110kPa,能耗增到310kW·h/m。因此从采用多种方法来减缓膜过滤阻力的增加:低压、恒流能量利用效率来看,操作压力越低越好;但操作压力的操作;膜的反冲洗;换向操作;化学清洗。越低,单位
8、膜面积处理能力越低。在实际运行中,操21211 低压
