多聚物缓解MBR膜污染

发布时间:2018-3-22 15:37:52

  膜生物反应器系统中膜污染是各种错综复杂的因素共同作用的结果。如何改善污泥混合液过滤性能增加膜通量是近年来MBR研究中出现较多的研究方向。通常实际操作中经过两种途径改善污泥混合液的可过滤性能。一种是使反应器操作条件最优化,虽然其对膜污染没有直接影响,但它能够影响污泥混合液性质使其有利于缓解膜污染的形成。另一种是利用过滤助剂改善过滤性能的方法,这一途径比前者对污泥性能的影响更为见效快和操作灵活。通过投加过滤助剂缓解膜污染是当前研究较为热门的方向。

  (1)混凝/絮凝剂和吸附剂的作用机理

  活性污泥混合液中的过滤助剂大致分为混凝/絮凝剂和吸附剂。不同的过滤助剂在对混合液作用机理上是不同的。混凝/絮凝的概念,目前尚无统一规范化的定义。不过,较多的专家学者一般认为水中胶体失去稳定性的过程称凝聚,而絮凝是脱稳胶体相互聚集的过程,混凝是凝聚和絮凝的总称。但在实际生产中这几个过程很难截然划分。絮凝剂作用在混合液的机理有:压缩双电层、电荷中和、网捕卷扫作用和吸附架桥作用。絮凝剂从生物特性和混合液的理化特性方面使污泥更加易于脱水。同时,能够在改善过滤性能的基础上达到增加膜通量和缓解膜污染的效果。Iversen等就同时做了有关于絮凝剂和吸附剂的试验,其认为作为吸附剂的活性炭能去除各个分子量范围的化合物,而有机絮凝剂和淀粉主要去除大分子有机物。毛细吸水时间和SMP浓度都在投加物的作用下减少和降低。吸附剂在膜污染缓解中的作用是利用广阔的比表面积通过物理化学吸附和很高的空隙比作为微生物的载体,从而部分微生物由悬浮生长转为附着生长。同时,吸附剂能够降低微生物及其代谢产物沉积在膜表面的数量。水处理中常用的吸附剂有粉末活性碳,颗粒活性碳,沸石等。活性碳可以降低水体中的溶解性有机物含量,吸附效果特别显著。其与混凝剂共同作用时可起到加剧污泥悬浮颗粒的碰撞和增加絮体密实度的作用,处理效果得以提高。孙逊等向膜生物反应器中投加粉末活性炭。其研究结果表明:投加粉末活性炭降低了胞外聚合物(EPS)浓度,粉末活性炭颗粒减小浓差极化层和水力边界层在膜表面的厚度,使得过滤物质提高传递速率,且膜的过滤性能也可以显著提高,有效缓解膜的污染。欧阳科等研究认为粉末活性炭可降低混合液中的SMP含量,减缓凝胶层对膜污染速度,从而可有效减轻膜污染。也有研究者考量粉末活性炭的量化对活性污泥过滤性能的作用。Ying等就认为投加0.75和1.5g/L浓度的粉末活性炭能在膜表面形成动态和渗透的粉末活性炭层,并且其能防止污染物的积累。Li和李绍峰分别在MBR系统中投加1.2和2.0g/L的粉末活性炭,含有PAC的污泥絮体变的密实缓解了膜污染。和有机絮凝剂。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  2)作用于活性污泥混合液中的多聚物

  过滤助剂主要分为两类,分别是无机絮凝剂其中无机絮凝剂有两类:一类是单体的铝盐或铁盐,比如氯化铁,硫酸铝。另一类是聚合盐,比如聚合氯化铝,聚合硫酸铁。当前常用的无机絮凝剂多是聚合氯化铝和聚合硫酸铁絮凝剂主要分为合成高分子物质如聚丙烯酸胺、聚二甲基二烯丙基氯化氨等。还有就是天然的有机高分子物质,如改性淀粉、木质素等。有机絮凝剂与无机絮凝剂相比用量少、絮凝速度快和受外界环境影响小。无机絮凝剂能够供更多的正电荷中和污泥絮体表面的负电荷使其容易脱稳最后形成较大颗粒的絮体。不同于无机絮凝剂,有机絮凝剂主要是高分子的桥连作用。通过多聚物改善污泥混合液过滤性能,大多数的研究者学者着重在新型絮凝剂的运用,以及絮凝剂使用过程中的操作条件得优化。赵英等向混合液中投加100mg/L浓度的高分子絮凝剂,虽对水质没有明显的改善,但投加后的膜污染速率要比投加前的要慢。其分析表明,高分子絮凝剂增大污泥絮体尺寸,使EPS聚集成团,从而起到延缓膜污染的作用。有机絮凝剂的高效性,驱使对其研究的关注,Zhang等在含高浓度盐份的MBR中投加有机絮凝剂(MPE50),其具有与赵英相似的效果,并且其对水质也具有很好的效果。单独使用某一种絮凝剂可能在效果和实际运用的经济性方面有一定缺失。因此,便有研究者开发复合药剂的构想。Ji等将聚丙烯酰胺和淀粉复合运用于MBR中,试验结果表明,在复合絮凝剂的作用下缓解了膜污染。

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