SMBR在次临界通量下的运行特性_魏春海

SMBR在次临界通量下的运行特性魏春海1,黄霞1,赵曙光2,文湘华1(1.清华大学环境科学与工程系,北京100084;2.中国矿业大学化学与环境工程学院,北京100083)摘要:利用“通量阶式递增法”测定了两种膜组件的临界通量,在此基础上考察了次临界通量下的运行特性。试验发现,次临界通量操作下的膜污染过程具有明显的两阶段特征,与第一阶段跨膜压差(TMP)平缓直线上升相对应的膜污染机制主要是膜孔堵塞和凝胶层污染,与第二阶段TMP剧烈直线上升相对应的膜污染机制则是颗粒沉积层污染;先清水冲洗再化学清洗的方式能有效恢复膜的过滤能力,其中清水冲洗能有效去除颗粒沉积层污染,而化学清洗则能有效去除膜孔堵塞和凝胶层污染。关键词:一体式膜生物反应器;次临界通量;膜污染;扫描电镜中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-4602(2004)11-0010-04OperatingCharacteristicsofSubmergedMembraneBioreactoratSub-criticalFluxWEIChun-hai1,HUANGXia1,ZHAOShu-guang2,WENXiang-hua1(1.Dept.ofEnvironmentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing100083,China)Abstract:Criticalfluxregionfortwomembranemoduleswasmeasuredbyusing“fluxstep-wise”method,andthentheoperatingcharacteristicsatsub-criticalfluxwereinvestigated.Itisfoundinexperimentthatthemembranefoulingatsub-criticalfluxischaracterizedbytwostageswithtwostagestrans-membranepressure(TMP)profilebeingobserved.ThegradualriseofTMPforthefirststageisduetothefoulingcausedbymembraneporeblockingandgellayer.TherapidriseofTMPforthesecondstageisduetothefoulingbycakelayer.Flushingwithtapwaterfollowedbychemicalcleaningisabletorestorethemembranefiltrationcapacity,withtapwaterflushingforremovingeffec-tivelythefoulingbycakelayerandchemicalcleaningforefficientremovaloffoulingbymembraneporeblockingandgellayer.Keywords:integrativemembranebioreactor;sub-criticalflux;membranefouling;scan-ningelectronmicroscope基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2002AA601220)临界通量(Criticalflux)概念最初来自膜过滤理论(主要是微滤和超滤)研究领域,近年来被逐步引入到膜生物反应器的膜污染研究方面。对于一体式膜生物反应器(SMBR)来说,恒通量操作模式由于避免了初期的快速污染而被广为采用。于是选择合适的工作通量对于维持膜组件的长期稳定运行、提·10·中国给水排水2004Vol.20CHINAWATER&WASTEWATERNo.11高膜组件的使用效率就显得尤为重要,而测定临界通量正是选择这一工作通量的有效方法。为此,利用“通量阶式递增法”测定了两种膜组件的临界通量,并考察了它们在次临界通量下的运行特性以及不同清洗方式对膜过滤能力恢复的效果。1材料与方法为同时考察两种膜组件在次临界通量下的运行特性,采用两套完全相同的装置(见图1)进行试验。原水(模拟生活污水)经水泵(蠕动泵)提升进入生物反应器,进水泵的运行由液位计自动控制。生物反应器由有机玻璃制成,长×宽×高=300mm×120mm×700mm,有效容积为19L,用隔板将其等分成升、降流区两部分,膜组件置于升流区内,穿孔曝气管位于升流区底部、膜组件的