一体式膜生物反应器处理水产养殖废水膜污染特性研究

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1、《渔业现代化》２０１４年第４１卷第５期１１ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７⁃９５８０．２０１４．０５．００３一体式膜生物反应器处理水产养殖废水膜污染特性研究１１，２１１１１３翟雅男，范长健，李媛，海热提，王晓慧，石红，李盛盛（１北京化工大学，北京市水处理环保材料工程技术研究中心，北京１０００２９；２中国公路车辆机械有限公司，北京１０００２３；３舟山市环境保护局，浙江舟山３１６０２１）摘要：采用一体式膜生物反应器（ＭＢＲ）处理水产养殖废水，对处理过程中ＭＢＲ膜污染的特征进行研究。首先，选取污泥浓度（ＭＬＳＳ）、水力停留时间（ＨＲＴ）和曝

2、气量这３个与膜污染有密切关系的变量，通过组合优化，研究操作条件对膜污染的影响，并确定最佳操作条件；其次，在最优化参数组合情况下，通过长期稳定运行，确定膜压增长特点；最后，通过膜阻力分布分析，得出造成膜污染的最主要原因。结果显示，对膜污染的贡献依次为：曝气量＞ＨＲＴ＞ＭＬＳＳ；最佳的操作参数组合为曝气量４３７．５Ｌ／ｈ，ＨＲＴ４．２５ｈ，ＭＬＳＳ２．２ｇ／Ｌ；长期稳定运行过程中，发现膜压增长呈现出快速增长、平稳增长、急剧增长的３个阶段；通过膜阻力分布分析，得出由胞外聚合物（ＥＰＳ）和微生物代谢产物（ＳＭＰ）形成的吸附性膜孔阻塞是造成膜污染的最主要原因

3、。因此，优化操作条件和减少混合液中ＥＰＳ和ＳＭＰ是减轻膜污染的重要手段。关键词：一体式ＭＢＲ；膜污染；优化；水产养殖废水中图分类号：Ｓ９５９；Ｘ７０３．１文献标志码：Ａ文章编号：１００７⁃９５８０（２０１４）０５⁃０１１⁃０７集约化养殖已成为当今水产养殖行业的发展水产生的膜污染研究更是未见报道。趋势。膜生物反应器（ＭＢＲ）作为深度净化设备，水产养殖废水有着污染物浓度低、蛋白质含具有占地面积小、出水水质好、冲击负荷强、集成量高、易生化降解等特点，其水质类似于微污染水［６］化水平高等优点，其出水经过消毒后可以直接回体，明显不同于工业废水和生活污水，会造

4、成用，不仅能够节约水资源，还能够产生巨大的经济ＭＢＲ处理系统的差异。因此，研究水产养殖行业［１］效益和社会效益。然而，由于在运行过程中不中利用ＭＢＲ处理水产养殖废水减轻膜污染的最可避免地会发生膜污染，而膜污染的快慢直接影佳操作条件显得尤其紧迫和必要。响着膜运行费用和清洗费用的高低，膜污染始终１材料与方法是限制膜生物反应器大规模普及应用的主要［２］原因。１．１试验装置针对膜污染问题，目前大多数研究主要集中采用自主设计的一体式ＭＢＲ，装置的工艺流在改变污泥混合液特性、膜组件及反应器结构的程图如图１所示。优化设计、优化运行操作条件、水动力学控制等几有效容

5、积为６５Ｌ的箱体被椭圆形挡板分割［３］个方面，以期减缓膜的污染。就应用而言，对为缺氧区和好氧区，二者的比例为１：３。缺氧区于膜污染的研究则主要集中于工业废水和生活污设有进水口、排污口，并悬挂碳纤维填料进行接触［４］水等领域，对微污染水体的研究比较少，且主氧化，用以提高反硝化的速率和冲击负荷。好氧２要集中于对污染物的去除，没有提出延缓膜污染区内放置８片膜，每片面积０．１ｍ，膜片孔径［５］的最佳操作条件，利用ＭＢＲ处理水产养殖废０．２μｍ，材质为ＰＶＤＦ的平板膜组件，膜组件下端收稿日期：２０１４⁃０５⁃２３修回日期：２０１４⁃０７⁃１１基金项目：北京市

6、科委项目“水产养殖水体修复与净化技术研究与示范”（Ｚ１２１１００００１５１２００８）作者简介：翟雅男（１９８８—）女，硕士研究生，研究方向：环境科学与工程。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｉｙｎ１９８８＠１２６．ｃｏｍ通信作者：海尔提（１９５９—），男，教授，研究方向：环境科学与工程。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｈｊｚｈｘ＠ｍａｉｌ．ｂｕｃｔ．ｅｄｕ．ｃｎ１２《渔业现代化》２０１４年第４１卷第５期图１试验流程图Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ安装微孔曝气管。净化水经膜组件在出水泵的作宽４０．８ｍ，总深１．３ｍ，水深１．１ｍ，主要养殖观赏用下经过消毒

7、直接回用，采取连续曝气、连续进鱼。试验分３个阶段进行：水、间歇出水的方式。浮球阀通过控制进水泵的第１阶段：确定出膜的清水通量Ｊ与跨膜压差开停来控制箱体内的水位，出水泵由ＰＬＣ电控箱的关系，得出关系方程式和膜的固有过滤阻力Ｒ。ｍ控制，开８ｍｉｎ，关２ｍｉｎ。曝气量和抽水量分别由根据微孔滤膜的多孔过滤模型，将膜孔简化成空气转子流量计和液体流量计计量，膜内外压差一系列平行的圆柱状毛细管，当纯水透过多孔膜时，［８］由膜盒真空表监测。膜的水通量Ｊ和跨膜压差ΔＰ（ＴＭＰ）成正比，即在反应器内部，混合液在曝气产生的推动力Ｊ＝ΔＰ／（η·Ｒ）ｗｍ３２和局部水体密度

8、差的作用下，沿膜元件之间缝隙式中：Ｊ为膜通量，ｍ／（ｍ·ｈ）；ΔＰ为跨膜压差，⁃３上升，在膜组件两侧下降，形成自旋回流，并