膜生物反应器超声波在线清洗的研究

给水排水�Vol�36�No�7�2010147�膜生物反应器超声波在线清洗的研究张坤明�吕�谋�刘�杰�李红艳(青岛理工大学环境与市政工程学院,青岛�266033)��摘要�通过对超声波在线清洗应用于膜生物反应器(MBR)的试验研究,重点探讨了超声波在线清洗对膜两侧压力差的影响,分析了膜阻力的组成及相应变化。进行试验对比分析,结果表明:在一定的优化控制条件下,超声波清洗可明显减缓膜两侧压力差上升的趋势,并且对出水水质无不良影响。在线超声波间歇清洗对膜污染的控制有良好效果。关键词�膜生物反应器(MBR)�超声波在线清洗�膜污染�跨膜压差Studyonultrasonicon�linecleaningforMBRZhangKunming,LuMou,LiuJie,LiHongyan(SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,QingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao266033,China)Abstract:Throughtheexperimentalstudyontheapplicationofultrasonicon�linecleaningonmembranebiologicalreactor(MBR),thispapermainlydiscussedtheinfluencesofultrasoniconpressuredifferenceonbothsidesofmembraneandanalyzedthecompositionofmembraneresistanceandrelativevariances.Thecomparativelabstudyshowed:undercertainoptimizedcondition,theultrasoniccleaningcoulddecreasetheupgradingpressuredifferencetendencyofbothsidesofmembraneandhadnodamageoneffluentwaterquality.Theresultsshowedon�lineultrasonicintermittentcleaningcouldcontrolthemembranefoulingeffectively.Keywords:Membranebiologicalreactor(MBR);Ultrasonicon�linecleaning;Membranefouling;Trans�membranepressure��膜生物反应器(MBR)具有特殊的微孔结构,在处理过程中极易被污染物堵塞,造成不同程度的膜污染,严重的甚至会导致膜组件报废。传统的膜清洗方式需要离线清洗,操作程序复杂并且成本较高,因此在膜的实际应用中,膜污染控制问题成为制约其发展的瓶颈。针对这个问题,国内外研究者先后做了大量的研究并取得了进展[1]。近年来,超声波技术作为一种新型技术不断应用到特殊材料的清洗中,是一种高效、经济的清洗手段[2]。针对膜污染的特殊性以及超声波清洗的优势,将超声波在线清洗应用于膜生物反应器是一种可行的方法,但是其实际应用有一定难度,本试验重点研究在线超声波清洗对膜污染的控制效果。1�试验设备以及原理试验装置见图1。本试验采用某公司生产的MBR�8型三层膜组件,其设计膜通量:6.25L/(m2�h),膜片有效面积:8m2/片,操作压力:-0.01~-图1�试验装置系统示意0.03MPa,材料为复合改性进口PP,有良好的化学稳定性和机械强度;试验所用超声波发生器功率为0148�给水排水�Vol�36�No�7�2010~600W连续可调,频率为29kHz,振板(即换能器)安装在MBR箱中侧壁,与两膜组件平行放置,1#膜组件距离振板10cm,2#膜组件距离振板40cm。超声波清洗的原理是超声波发生器将一定频率的电脉冲传给振板,振板将高频电脉冲转换成超声波,在传播过程中会产生空化效应!,连续不断地产生瞬间高压不断冲击物件表面,使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落,从而达到清洗物体的目的。超声波在介质中传播时,因波束发散、吸收、反射、散射等原因,其能量不断减少,由于声音强度与传播距离呈反比,可近似认为1#膜组件处的声强为2#的4倍,并且经1#膜组件的遮挡以及料液中的悬浮物质对超声波的吸收,可以认为超声波清洗的强度1#膜组件远大于2#膜组件。试验过程中一直进行不间断曝气,自控系统按编制好的程序,控制抽吸泵、超声波发生器等设备的运行。2�研究方法与试验条件2.1�研究方法膜污染一般是用膜过滤过程中污染阻力来表征,根据达西方程:J=�p�R(1)式中J∀∀∀膜通量,L/(m2�h);�p∀∀∀膜两侧的压力差,Pa