微污染水处理中混合液特性对膜污染的影响

微污染水处理中混合液特性对膜污染的影响郝爱玲,陈永玲,顾平（天津大学环境科学与工程学院，天津300072）摘要：重点研究了各工艺条件下的膜污染状况和混合液特性变化对膜阻力分布的影响。结果表明投加PAC和原水可生化性较好时都利于减缓膜污染。它们分别通过增加膜表面泥饼层的孔隙率和增大混合液的粒径分布来提高混合液可过滤性，使沉积层阻力Rc分别降至原MBR工艺的51.4%和33.3%。试验证实与原MBR工艺相比，投加PAC和采用可生化性较好的原水后，单位膜面积处理单位体积湖水时膜比通量的下降率分别由4.64%m-1下降至1.85%m-1和4.31%m-1。关键词：微污染地表水；MBR；PAC；混合液特性；膜阻力分布；膜污染中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2006)02-0030-04本文中采用MBR处理微污染湖水（M0工艺），并且在原MBR工艺的基础上，分别进行了两个对比试验。一是向反应器内投加PAC（M1工艺）。二是采用可生化性较好的人工配水为原水（M2工艺）。试验对比了各工艺条件下的膜污染状况和混合液特性的变化，从膜阻力分布的角度论证了反应器内混合液特性变化对膜污染的影响。1试验装置与方法1.1工艺流程及参数图1所示为试验的工艺流程图。各子试验的具体工艺参数和运行情况见表1。试验采用一体式膜生物反应器。所用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜组件孔径0.22μm。反应器连续曝气，出水8min，停2min。水力停留时间2～2.5h，泥龄30d，气水比20:1，反应器内DO大于5mg/L。当采用MBR-PAC工艺时，维持PAC在反应器中的浓度为2g/L。本试验中，各工艺在反应器运行期间均未进行膜清洗。1.2原水水质试验中M0、M1工艺的原水为校园湖水，M2工艺的原水为经自来水稀释的生活污水。各工艺的原水水质大致相同。以CODMn为评价指标，属于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定的Ⅳ类水。具体水质情况如下：浊度为7.25～23.23NTU，CODMn为6.34～8.30mg/L，TOC为9.540～10.375mg/L，NH3-N为0.617～3.580mg/L，UV254为0.105～0.127cm-1，水温为12～20℃，pH值为7.98～8.12。M2工艺原水的BOD5/COD=0.42，其可生化性明显优于M0和M1工艺（BOD5/COD<0.1）。1.3分析项目及方法收稿日期：2004-07-12基金项目：江苏省高校自然科学基金项目（04KJD610109）作者简介：郝爱玲（1980-），女，在读博，研究方向为水污染控制及污水资源化；联系电话：022-27405059；E-mail:ha1315163.com。试验编号进水水源工艺名称M0M1M2湖水湖水配水MBRMBR-PACMBR流量(L/h)膜面积(m2)运行时间(d)1210120.750.50.75488038表1试验工艺参数Table1Experimentalparametersandoperationalconditions�PLC����������������������������������MBR图1试验的工艺流程图Fig.1SchematicDiagramfortheexperiment第32卷第2期2006年2月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.32No.2Feb.,200630常规项目CODMn的测定采用国家环保局颁布的标准方法[1]，混合液可过滤性的测定见本文3.1；生物相用XSZ-H型可视光学显微镜；粒径分布用MalvinMastersizer2000激光粒度分析仪；混合液可过滤性用AP-01P型真空抽滤泵；多糖和蛋白质用蒽酮比色法和考马斯亮蓝G-250法[2]。2膜污染状况试验中，膜污染状况由膜两侧的压差和膜通量的变化间接反映，它们与膜阻力的关系由式J=ΔPμ·Rt和R1=Rm+Rc+Rf确定[7]。式中，J是膜通量m3/(m2·s)；ΔP是膜两侧的压差Pa；μ是透过液的粘度Pa·s；Rt、Rm、Rc和Rf分别代表膜过滤过程中的总阻力、膜固有阻力、沉积阻力和污染阻力m-1。将上式第一式变形后，可得到膜比通量SF的定义式：SF=JΔP1μ·Rt2.1膜比通量的下降率以单位膜面积处理单位体积湖水时膜比通量的下降率K，作为不同工艺中膜污染状况的度量，定义如下：K=(SF0-SFt)/SF086400·J·t式中，SFt、SF0分别为污染膜和新膜的膜比通量m3/m2·kPa·s；t是反应器的运行时间d。K值的物理意义是实际运行中膜面上每流过1m水柱时所造成的膜比通量的下降。它直示出在获得单位产水量的收益时所相应付出的膜污染的代价。K值越小，表示膜污染越轻。实际运行中保