错流膜生物反应器水力清洗特性研究_李春杰

第20卷第2期1999年3月环境科学ENVIRONMENTALSCIENCEVol.20,No.2Mar.,1999错流膜生物反应器水力清洗特性研究*李春杰何义亮(同济大学环境工程学院,上海200092)欧阳铭(兰州铁道学院环境工程系,兰州730070)摘要采用外压管式聚砜-聚丙烯腈共混超滤膜进行错流膜生物反应器水力清洗特性研究.结果表明:清洗时采用高膜面流速、低操作压力和限制透过液对流传递作用有利于错流膜生物反应器通量的恢复,这符合膜污染形成和去除过程中的传质机理;适宜的膜面流速应稍大于临界流速vk=1.92m/s,清洗时间应控制在10min,适宜的清洗操作压力为0.07MPa.关键词膜生物反应器,错流,膜污染,水力清洗,传质机理.*铁道部青年科学基金资助项目李春杰:男,27岁,博士生收稿日期:1998-08-22StudyontheCharacteristicsofHydraulicCleaninginCrossflowMembraneBioreactorLiChunjieHeYiliang(SchoolofEnvironmentalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)OuyangMing(Dept.ofEnviron.Eng.,LanzhouRailwayInstitute,Lanzhou730070,China)AbstractTheexternalpressuretubularmoduelandPS-PANblendedmembraneswereusedinthestudyonthecharacteristicsofhydrauliccleaningincrossflowmembranebioreactor.Itwasdemonstratedthatlowtrans-membranepressureandhighvelocitiesalongmembranesurfaceplayedanimportantroleinremovingthefoulinglayerandsodidtheeliminationoftheeffectoftheconvectivetransporttomembranebecausethepressuredifferencesacrossthemembranewerereducedtozero.Considerationsofthemechanismofmasstransferintheformationande-liminationofthemembranefoulingfurtherlysupportedthesecleaningconditions.Thecleaningoperationparameterswereobtainedatcrossflowvelocityalittlemorethanvk=1.92m/swhichwasthecriticalvelocity,cleaningtimeabout10min,trans-membraneabout0.07MPa.Keywordsmembranebioreactor,crossflow,membranefouling,hydrauliccleaning,mechanismofmasstransfer.膜生物反应器在运行过程中由于膜污染引起的通量下降问题直接影响膜组件的效率和使用寿命,成为实际应用的关键.笔者认为,广义的膜污染不仅包括由于不可逆的吸附、堵塞引起的污染(不可逆污染),而且包括由于可逆的浓差极化导致凝胶层的形成(可逆污染),二者共同造成运行过程中膜通量的衰减.水力清洗着重去除可逆污染物(凝胶层)及部分不可逆污染物(膜面沉积物).错流膜生物反应器由于膜组件具有特定的错流流动因素[1,2],使得水力清洗成为解决该反应器膜污染问题的重要措施.本文针对外压管式超滤膜组件对活性污泥混合液进行的错流过滤,研究了水力清洗基本操作条件以及膜污染形成和去除过程中的传质机理.1试验概况1.1试验流程DOI:10.13227/j.hjkx.1999.02.014试验流程如图1所示.采用外压管式膜组件,聚砜-聚丙烯腈(PS-PAN)共混超滤膜,截留分子量6×104.A.清洗水箱B.曝气池P1、P2、P3压力表1.清洗阀2.污泥阀3.分流阀4.膜组件进液阀5.透过液阀6.膜组件浓液阀7.排放阀8.回流阀9.污泥回流阀10.清洗水回流阀11、12排空阀13.水射器图1试验流程图系统利用分流回路的污泥混合液和膜组件的浓缩回流液合流至曝气池进行水射器曝气,具有节能的特点.1.2试验用水该系统用于生活污水的回用处理.试验用水取自某高校生活污水,其水质指标见表1.表1试验用水水质/mg·L-1