MBR运行条件对膜污染影响

发布时间:2018-3-22 15:36:24

  MBR系统运行操作与温度、膜通量、水力停留时间(HRT)、污泥停留时间(SRT)、曝气强度、抽停时间比等因素有关。将不同MBR系统调整在合适的操作条件下能够缓解膜污染,同时增加膜通量。

  (1)反应器运行温度对膜污染的影响

  反应器温度能够直接影响污泥混合液的黏度、微生物的代谢、膜材料自身的稳定包括膜孔径由温度的影响。相对温度的提高能够提高污泥微生物的代谢活性,同时也会增加细胞外大分子有机物的分泌,这可能对抵抗膜污染不利。Brink等将试验温度设置为7、15、25℃,发现随着温度的升高,污泥絮体平均粒径增大,具有减缓膜污染的效果。

  (2)膜通量

  在前面节提到过膜的临界通量问题,临界通量即为某一恒定膜通量,低于此恒定值,保持压力稳定运行时,污泥颗粒不易在膜表面聚集沉积,不产生显著的膜污染问题;膜通量高于此恒定值运行时,膜污染产生迅速,系统所需操作压力急剧升高,MBR系统短时运行终止。Navaratna等对临界通量采用两种不同的方法测试。其试验结果,临界通量与SMP及MLSS的下降关系呈指数型。对于特定MBR反应器运行前,确定临界通量是必须的前提步骤。

  (3)曝气强度

  曝气是提供生物代谢所需氧、对污泥絮体搅拌使其充分接触营养物和膜表面冲刷的最优手段。同时,曝气能使活性污泥维持悬浮状态,充分混合泥水,使污泥混合液保持高效的传质效果。高效的曝气能有效的控制膜污染。曝气量也存在一个临界值,在临界值以下,曝气量的增加使膜通量随其呈现线性增长。超过该临界值后,曝气对反应器的运行就是次优化。且污泥絮体结构会因剧烈的曝气而破坏,造成絮体尺寸减小和促使EPS释放。曝气缓解膜污染能量消耗是巨大的,在MBR系统能量消耗中曝气能占到70%。Braak等通过研究曝气和流体力学的共同作用降低能量消耗。Kurita等通过研究在曝气的过程中投加颗粒物能有效提高50%的曝气效率。在高效的曝气条件下降低MBR系统的消耗提高出水效率是今后研究的重点内容之一。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  (4)抽停时间比

  设置膜生物反应器的抽停时间比,作用在膜上的跨膜压力会得到间歇性的释放,促进污泥絮体在曝气冲涮下从膜表面脱附,延缓在膜表面形成厚实的滤饼层。从这个角度可以得出控制好抽停时间比能节约能量和增加膜通量。

  桂萍等通过正交实验以曝气量、膜的抽吸时间及停抽时间为试验因素,实验结果认为最佳组合操作条件为抽吸10min,停抽5min,曝气量4m3/h。王志伟等研究结果认为抽停时间比对于膜污染比曝气强度更为重要,抽停时间比10:4是最佳的。抽停时间比在自动化的MBR控制系统中很容易实现,优化此项操作条件是十分可行的。

  (5)SRT和HRT对膜污染的影响

  SRT是影响膜污染的重要因素。在MBR运行中SRT较长能够使污泥浓度变高,减少剩余污泥的排出和减小反应器的容积,降低运行和造价费用十分明显。然而过长的SRT使污泥混合液中积累大量的微生物代谢产物,通过EPS和SMP过高会增加膜污染。关于SRT对膜污染影响问题,Huang等将反应器的SRT30、60和90d,发现从60d到30d随SRT减小SMP和其它特殊的可溶性微生物产物的量减少膜污染变缓。Ng等也发现过长时间的SRT由于高浓度的生物质加速了膜污染。SRT主要是影响污泥浓度改变污泥混合液中微生物胞外分泌物浓度改变膜污染进程。改变反应器中的水力停留时间(HRT)会改变污泥有机负荷,对于高浓度的MBR系统HRT有所波动并不会影响出水水质,通常COD去除率都在90%以上。这是由于MBR中高浓度污泥,具有较强抗冲击负荷的能力。Visvanathan等研究发现较长的HRT条件下膜污染得以缓解。也有研究认为在相同进水条件下,较短的HRT会导致SMP积累,进而附在膜面上影响膜通量。然而HRT较小的条件下可以减少占地,减少构筑物的建设费用。通过实际工程确定合适HRT,利用最佳HRT运行达到MBR系统高效运行目的。

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