MBR平板膜生物反應(yīng)器臨界通量是什么？

       膜生物反應(yīng)器(MBR)是將膜分離與微生物菌種體現(xiàn)緊密聯(lián)系的污水處理新技術(shù)新工藝,由于具有很多傳統(tǒng)污水處理制作工藝所不具備的優(yōu)點(diǎn),近幾年來(lái)已導(dǎo)致廣泛的關(guān)注,但在所難免的膜污染限制了其更廣泛的應(yīng)用。臨界點(diǎn)透射系數(shù)在膜污染控制中有著尤其重要的現(xiàn)實(shí)意義。自1995年Field第一次明確指出臨界點(diǎn)透射系數(shù)的界定,世界各地很多專家針對(duì)這件事開(kāi)展了科研[-51。一般地,MB膜臨界點(diǎn)透射系數(shù)依據(jù)如下所示所顯示界定,即保持一個(gè)平穩(wěn)的膜通量低于此值運(yùn)行時(shí),細(xì)顆粒物化合物不能在膜表面聚集沉積,操作過(guò)程壓力始終保持,并沒(méi)顯著的膜污染導(dǎo)致;而當(dāng)控制膜通量高過(guò)此值運(yùn)行時(shí),操作過(guò)程壓力大幅升高,膜污染伴隨著迅速上升,導(dǎo)致MBR管理體系的崩潰。目前，世界各地對(duì)臨界點(diǎn)透射系數(shù)的精確測(cè)量有不一樣的方法,多采用透射系數(shù)臺(tái)階性提高法進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量(6-11。即在--定的水文學(xué)操作過(guò)程規(guī)范及混合物質(zhì)特點(diǎn)下,控制MBR在-個(gè)平穩(wěn)的低透射系數(shù)下連續(xù)運(yùn)行,觀查操作過(guò)程壓力TMP在一定時(shí)間內(nèi)的變化,若TMP始終保持,可感覺(jué)這個(gè)時(shí)候的透射系數(shù)低于臨界點(diǎn)透射系數(shù),再使膜通量提高--個(gè)階量,不斷以上試驗(yàn)。依據(jù)明顯增強(qiáng)膜通量,當(dāng)MBR正好高過(guò)某一透射系數(shù)運(yùn)行時(shí),慢慢變化,不能穩(wěn)定運(yùn)行，可感覺(jué)這個(gè)時(shí)候的透射系數(shù)已高過(guò)臨界點(diǎn)透射系數(shù)。原文中采用透射系數(shù)臺(tái)階性提高測(cè)定法平板膜生物反應(yīng)器的臨界點(diǎn)透射系數(shù)值,通過(guò)考察不一樣精確測(cè)量基本參數(shù)對(duì)臨界點(diǎn)透射系數(shù)精確測(cè)量結(jié)果的傷害,從而提高平板膜生物反應(yīng)器臨界點(diǎn)透射系數(shù)的精確測(cè)量。

1原料與方法

       1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備

       實(shí)驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)圖1,貯液罐內(nèi)的水根據(jù)進(jìn)離心式水泵提升進(jìn)入

       作者介紹:孫健華,項(xiàng)目工程師,從事環(huán)境污染控制與資源化再生再造科研。

       自然科學(xué)基金:在我國(guó)高新科技科研發(fā)展趨向計(jì)劃方案(863方案)幫護(hù)最新項(xiàng)目(202AA601220)

       依據(jù)滲水糟的外溢和截止閥門保證反應(yīng)罐內(nèi)水位線線平穩(wěn),溢.流廢水流到至貯液罐。滲漏經(jīng)進(jìn)不銹鋼水槽全自動(dòng)排出進(jìn)人比較多氧膜生物反應(yīng)器內(nèi),反應(yīng)罐規(guī)格型號(hào)為長(zhǎng)x寬x高=300mmx80mmx500mm,有效容積10L,用擋板將其分成升流區(qū)和降流區(qū),二者容積比例1:2。水流量依據(jù)蠕動(dòng)泵對(duì)膜構(gòu)件真空保鮮運(yùn)行,負(fù)壓力表.說(shuō)明活性炭過(guò)濾器應(yīng)用的壓力。膜構(gòu)件底部微孔曝氣管的直徑大約為2mm,蒸汽流量計(jì)調(diào)節(jié)水解酸化量。在平板膜生物反應(yīng)器臨界點(diǎn)透射系數(shù)精確測(cè)量操作流程中,采用不斷滲漏不斷水流量的方式。試驗(yàn)采用平板列管式構(gòu)件，由北京中科膜研究機(jī)構(gòu)給與，膜原材料為聚偏氟乙烯(PVDF),膜的高效率過(guò)濾占地面積為0.1m2,截留相對(duì)分子質(zhì)量100kda。

       1.2試驗(yàn)飲用水

       試驗(yàn)飲用水為模擬仿真日常生活污水處理的排水管道,見(jiàn)表1。

       1.3注入污泥

       注入污泥源于運(yùn)行3個(gè)多月的處理生活污水處理的一體式膜生物反應(yīng)器,其MLVSS/MILSS約為0.7。在調(diào)研MISS濃度值值對(duì)平板膜生物反應(yīng)器臨界點(diǎn)透射系數(shù)的影響時(shí),為避免混合物質(zhì)特性的變更,采用靜放提純的方式得到不一樣成分的MLSS.

       1.4臨界點(diǎn)透射系數(shù)的精確測(cè)量

       采用透射系數(shù)臺(tái)階性提高法精準(zhǔn)測(cè)量臨界點(diǎn)透射系數(shù),其精確測(cè)量整個(gè)過(guò)程見(jiàn)圖2。由圖2可以看得出來(lái),在一定的運(yùn)用狀況下,當(dāng)運(yùn)行透射系數(shù)不太高過(guò)J時(shí),在15min的不斷抽脂間隔內(nèi)操作過(guò)程壓力能穩(wěn)定為一個(gè)數(shù)值;當(dāng)運(yùn)行透射系數(shù)不小于J2時(shí),操作過(guò)程壓力隨抽脂時(shí)間的變化而轉(zhuǎn)變,不能穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值上,而且隨著透射系數(shù)的進(jìn)一步提高,壓力變化水準(zhǔn)越大。由于試驗(yàn)規(guī)范限制,透射系數(shù)階梯增長(zhǎng)率不大可能無(wú)限小，因此不可以得到一一個(gè)準(zhǔn)確的臨界點(diǎn)透射系數(shù)值,僅有得到一個(gè)臨界點(diǎn)透射系數(shù)地域。對(duì)于圖2,臨界點(diǎn)透射系數(shù)為J1≤Jc≤J2。在應(yīng)用該方法精確測(cè)量臨界點(diǎn)透射系數(shù)時(shí),試驗(yàn)精確測(cè)量基本參數(shù)的區(qū)別,即初始運(yùn)作透射系數(shù),精確測(cè)量間隔時(shí)間段、透射系數(shù)階梯增長(zhǎng)率的不一樣,有可能造成臨界點(diǎn)透射系數(shù)精確測(cè)量值的不一樣。因此,務(wù)必調(diào)研這類精確測(cè)量.基本參數(shù)對(duì)臨界點(diǎn)透射系數(shù)精確測(cè)量結(jié)果的傷害,從而提高平板膜臨界點(diǎn)透射系數(shù)的精確測(cè)量。

2結(jié)果與討論

       在一定的水文學(xué)規(guī)范和混合物質(zhì)特點(diǎn)(水解酸化量1.5m/h,污泥濃度值值9g/L,工作溫度25C,pH=7.0~7.5)下,科研初始運(yùn)作透射系數(shù)精確測(cè)量間隔時(shí)間段、透射系數(shù)階梯增長(zhǎng)率對(duì)臨界點(diǎn)透射系數(shù)值的傷害。

       2.1初始運(yùn)作通的傷害

       在以上操作過(guò)程狀況下,控制精確測(cè)量間隔時(shí)間段△t=15min,透射系數(shù)階梯增長(zhǎng)率為3L/(m'.h),分別精確測(cè)量初始運(yùn)作透射系數(shù)為12L/(m7.h).21L/(m2.h).30L/(m2.h)時(shí)的臨界點(diǎn)透射系數(shù)值,臨界點(diǎn)透射系數(shù)的檢測(cè)結(jié)果均為36~39L/(m2.h),無(wú)顯著區(qū)別。因此,在.臨界點(diǎn)透射系數(shù)精確測(cè)量操作流程中,為減少?zèng)]必要的試驗(yàn)時(shí)間,可適當(dāng)挑選一個(gè)較高的初始運(yùn)作透射系數(shù),但在不清楚膜本身特點(diǎn)的情況下,倘若挑選的初始運(yùn)作透射系數(shù)過(guò)高，則有可能造成初始運(yùn)作透射系數(shù)比臨界點(diǎn)透射系數(shù)還必須高的情況，由于這時(shí)膜在臨界點(diǎn)透射系數(shù)以上運(yùn)行,膜污染迅速發(fā)展趨向,即使立刻調(diào)整透射系數(shù)為一個(gè)較低的數(shù)值,也難以獲得一個(gè)準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

       2.2精確測(cè)量間隔時(shí)間段的傷害

       在一樣操作過(guò)程狀況下,控制初始運(yùn)作透射系數(shù)26L/(m2.h),通40．

       量階梯遞增量3L/(m2.h),分別測(cè)定Ot為10min,20min.30min.45min.60min時(shí)的臨界通量值,測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

       由表2可以看出,當(dāng)間隔時(shí)間段Ot變大時(shí)，由于臨界通量測(cè)定過(guò)程中操作壓力的增長(zhǎng)趨勢(shì)也變快，導(dǎo)致臨界通量的測(cè)定結(jié)果變小;另外,測(cè)量間隔時(shí)間從10min增加到60min,臨界通量的測(cè)量值僅減小了6L(m2.h),變化值不是很大。因此,在臨界通量測(cè)定過(guò)程中,應(yīng)盡量選取一個(gè)比較適宜的間隔時(shí)間段,從而減少不必要的試驗(yàn)時(shí)間。

       2.3通量階梯遞增量的影響

       在同樣操作條件下,控制測(cè)定間隔時(shí)間段Ar=15min,初始啟動(dòng)通量26L(m2.h),分別測(cè)定通量階梯遞增量為2L/(m2.h)、4L/(m2+h).6L/(m2.h)時(shí)的臨界通量值,測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，當(dāng)通量階梯遞增量變大時(shí),臨界通量的測(cè)定結(jié)果變小。這可以可根據(jù)顆粒沉降理論進(jìn)行解釋[9):當(dāng)啟動(dòng)通量較低時(shí),污泥顆粒不至于沉積在膜面上,只有主體混合液中的小顆粒物質(zhì)如膠體、EPS和溶解性物質(zhì)附著于膜面表2測(cè)定間隔時(shí)間段對(duì)臨界通值的影響。

       或堵塞膜孔,通量衰減緩慢;而當(dāng)污泥一旦大量沉積,會(huì)形成較大的泥餅層阻力,導(dǎo)致壓力迅速上升。因此,顆粒在膜表面.的沉積狀況隨著通量增長(zhǎng)方式的不同而有所差異:1)逐漸緩慢地提高膜通量使得膜表面的污染層呈現(xiàn)規(guī)則而緩慢的發(fā)展趨勢(shì),使得0P/Ot的增長(zhǎng)趨勢(shì)也較小;2)相反,快速急劇地提高膜通量,使得膜表面的污染層以一種極不規(guī)則的態(tài)勢(shì)發(fā)展,導(dǎo)致更大的水力學(xué)阻力,從而使得OP/Ol的增長(zhǎng)趨勢(shì)也較大。

       因此,在臨界通量測(cè)定過(guò)程中,應(yīng)盡量選取一個(gè)較小的通量階梯遞增量,從而獲得更準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果。但在不清楚膜本身性能的情況下,如果選取的通量階梯遞增量過(guò)低,則會(huì)大大加大試驗(yàn)測(cè)定時(shí)間。

       2.4臨界通量測(cè)定參數(shù)的優(yōu)化

       通過(guò)上述試驗(yàn)及分析,在臨界通量的測(cè)定過(guò)程中,推薦以下測(cè)定參數(shù):通量階梯遞增量盡量不大于4L/(m2.h),測(cè)定間隔時(shí)間段可取15~30min;初始啟動(dòng)通量的選擇要適宜,太大可能會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的誤差。

3結(jié)論

       1)在平板膜生物反應(yīng)器臨界通量的測(cè)定過(guò)程中，當(dāng)初始啟動(dòng)通量小于臨界通量時(shí),其對(duì)臨界通量的測(cè)定值影響不大;當(dāng)通量階梯遞增量變大時(shí),臨界通量的測(cè)定結(jié)果變小;當(dāng)測(cè)定間隔時(shí)間段變大時(shí),臨界通量的測(cè)定結(jié)果相應(yīng)變小。

       2)測(cè)定臨界通量時(shí),本文推薦以下測(cè)定參數(shù):通量階梯遞增量盡量不大于4L/(m2.h),測(cè)定間隔時(shí)間段可取15~30min;初始啟動(dòng)通量的選擇要適宜,太大了可能導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的誤差。