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1、环境污染与防治 第26卷 第6期 2004年12月3投加氢氧化铁对SMBR中膜污染的防治张永宝 姜佩华 冀世锋 奚旦立(东华大学环境科学与工程学院,上海200051)摘要 通过向浸没式膜生物反应器(简称SMBR)中投加氢氧化铁絮体,经过驯化后,进而形成生物铁污泥,来实现膜污染的防治。在对模拟印染废水的处理过程中,从操作压力变化、膜污染电镜照片、污泥显微镜照片、污泥粒径分布等测定和观察结果来看,投加氢氧化铁絮体后增加了膜水通量,减小了膜污染。在机理上对此进行了详细的分析。关键词 生物铁法 膜生物反应器 膜污染 污泥粒径 由于浸
2、没式膜生物反应器(SMBR)处理出水水号2#),其结构与尺寸完全一样,试验装置如图1质良好、装置结构紧凑、管理方便、水力停留时间和所示。泥龄的完全分离、剩余污泥产量少、低能耗等优点,[1]而日益受到人们的关注。该系统在某些污水处理领域,特别是中水回用处理中的优越性已被大量的研究成果所证实,但是系统在运行过程中,由于膜污染而引起的过滤阻力不断增加,膜过滤通量严重衰减的问题,仍是影响该项技术推广应用的关键所在。图1 浸没式膜生物反应器装置图人们采用多种办法来减少SMBR中膜污染的1.原水箱;2.进水泵;3.风机;4.气体流量计;[
3、1]问题。Yamamoto等研究了操作模式对膜生物反5.反应器;6.膜组件;7.排泥;8.液位控制器;应器膜污染的影响,并且发现间歇抽吸出水相对于9.出水;10.液体流量计连续抽吸出水可以极大地减少膜的污染。试验装置的规格及工艺参数如下:[2]Chiemchaissri等研究了在中空纤维膜下部加装(1)反应器 规格:0.70m×0.15m×0.30m,射流曝气装置以减轻膜污染、增大膜通量的新型反有效体积为27L。[3]应器。Ueda等考查了曝气量对泥饼层的影响,并(2)膜组件采用天津膜天公司的聚偏氟乙烯且得出曝气量是膜过滤条件
4、的重要影响因素的结2[4](PVDF)中空纤维膜,面积0.5m,孔径0.22Lm。论。Lee等研究了在SMBR中投加铝盐和沸石粉本试验原水采用自配的模拟印染废水,为保证末对膜过滤特性的影响,发现投加铝盐后,由于铝盐微生物的供氧,膜组件下设有六个曝气砂头,进行鼓的絮凝作用将水中小的胶体颗粒变大,而使膜污染显风曝气。著减少;投加沸石粉末,沸石粉末表面吸附和生长了1.2 实验方法大量的微生物从而增加了膜通量。[5]1.2.1 工艺运行条件孙天华等研究表明,向活性污泥中定量投加表1 浸没式膜生物反应器操作条件列表铁盐对改善污泥的结构特
5、征有重要的作用。本文就操作条件2#反应器1#反应器是通过向SMBR活性污泥中投入定量的氢氧化铁温度ö℃15～3515～35絮体,使之驯化形成生物铁污泥,来研究生物铁污泥DOö(mg·L-1)4～54～5对膜污染的防治。HRTöh9和159和15SRTöd20201 试验装置与方法1.2.2 氢氧化铁的配置与投加方法氢氧化铁(Fe(OH)3)絮体由硫酸亚铁(FeSO41.1 试验装置·7H2O)经双氧水(H2O2)氧化后加碱(NaOH)制试验采用两套并行装置,其中一套为普通污泥得。氢氧化铁絮体的投加量为膜生物反应器中污泥SMBR
6、(编号1#),另一套为生物铁污泥SMBR(编第一作者:张永宝,男,1979年生,在读硕士,研究方向为水污染控制。3上海市科技委员会重点科技攻关项目(No.012312032)。·444·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.张永宝等 投加氢氧化铁对SMBR中膜污染的防治[6]浓度的5%左右,经过一段时间驯化培养的技术中负荷的增大,其平均污泥浓度从2.2göL增加到性处理,逐步形成一种具有特殊结构和优良特性的5.0göL左右,使有机污染物在膜
7、表面的吸附更加活性污泥,然后再继续驯化一段时期使污泥各项指容易,进而由于膜表面的憎水性能发生改变使微生标基本趋于稳定,投入SMBR中,即生物铁污泥的物更加容易粘附在膜表面,从而形成了更厚的泥饼[1,8]培养获得成功。层,导致了膜阻力的增加。2 试验结果与分析2.1生物铁法SMBR和普通SMBR操作压力(高差)变化分析 膜污染的情况可以通过操作压力和膜通量的变化体现出来,在相同通量的情况下,通过连续的观察图2 不同污泥过滤特性对比操作压力的变化,就可以了解膜污染的情况。本试验2.2 投加氢氧化铁对污泥粒径的影响是通过水位差来实
8、现膜生物反应器的出水,因此水通常认为颗粒粒径的增大可以减轻膜孔的堵位高差就体现了膜的污染状况。塞,并且可以增强颗粒反向扩散回原料主体的作用,图2是1#反应器和2#反应器的HRT分别为在曝气形成的剪切力作用下,越大的颗粒反向扩散15h和9h下过滤压差的变化曲线。试验共运行了速率
