混凝／膜过滤过程中泥饼层对膜污染的影响研究

第30卷第11期2014年6月中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERVoI．30No．11Jun．2014混凝／N过滤过程中泥饼层对膜污染的影响研究宫徽，金正宇，王凯军(清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100084)摘要：混凝／膜过滤过程可以分离、浓缩污水中有机物，有望实现生活污水的直接处理。但混凝／膜过滤过程中形成的化学泥饼层对膜污染的影响复杂。通过超滤杯过滤试验，证实了混凝／膜过滤过程中形成的化学泥饼层可以提高膜通量，并能增强有机物截留效果，减缓膜的不可逆污染。在泥饼层过滤模式下，四次过滤后膜通量能够恢复到初始通量的85％，这对设计有自动水力清洗设备的膜混凝反应器的长期运行具有现实意义。关键词：混凝／膜过滤；污水浓缩；泥饼层；膜污染中图分类号：X703文献标识码：C文章编号：1000—4602(2014)11—0081—05EfectofCakeLayeronMembraneFoulinginCoagulation／MembraneFiltrationProcessGONGHui，JINZheng—yu，WANGKai-jun(StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentalSimulationandPollutionControl，SchoolofEnvironment，TsinghuaUniversity，Beng100084，China)Abstract：Coagulation／membranefiltrationprocesscoulddirectlytreatdomesticsewagebysepara—tingandconcentratingpollutants．Theeffectofcakelayerformedincoagulation／membranefiltrationprocessonmembranefoulingwascomplex．Theultrafiltrationcelltestprovedthatthecakelayercouldimprovemembraneflux，enhancerejectionrateoforganiccompoundsandalleviatetheirreversiblemen-branefouling．Incakelayerfilteringmode，membranefluxcouldberestoredto85％oftheinitialfluxaf-terfourfiltrationcycles，whichhadpracticalsignificanceforthelongoperationofcoagulation／membranereactorwithautomatichydrauliccleaningequipment．Keywords：coagulation／membranefiltration；sewageconcentration；cakelayer；membranefouling混凝吸附过程可以实现膜污染的控制，膜工艺与混凝吸附过程的简单结合已经得到实际应用J。因此，摒弃生物絮凝过程，结合化学混凝的膜分离过程有望实现生活污水的直接物化处理，利用膜过滤过程直接浓缩和处理污水的新型膜技术是潜在研究点。膜污染过程不仅与过滤料液性质相关，还与过滤模式相关。混凝吸附过程中产生的化学污泥絮体会在膜表面形成泥饼层，进而对膜过滤过程产生复杂影响[4j。目前对于泥饼层对膜污染影响的认识并不一致。在MBR中，一般认为膜污染阻力主要来自泥饼层，控制泥饼层形成是膜污染控制的主要手段J。然而，Mark等提出具有吸附能力的泥饼层可作为预过滤层，吸附过滤料液中的大分子物质，避基金项目：环保公益性行业科研专项(201209053—4)；清华大学自主科研计划项目(20121087922)·81·第30卷第11期中国给水排水免其进入膜孔内部而造成不可逆污染；Arora等对酵母菌和蛋白质的混合液进行过滤，发现悬浮酵母菌的存在抑制了牛血清蛋白引起的膜污染；Liu等提出脱氮颗粒污泥形成的泥饼层可对膜起到预过滤保护作用；Cai等还发现，具有吸附功能的泥饼层可形成微颗粒过滤过程，减缓地表水膜过滤过程中的膜污染。鉴于此，笔者通过死端过滤试验，考察了混凝／膜过滤过程中化学泥饼层对膜通量和截留效果的影响，并对混凝絮体与泥饼层的性质做了初步探讨。1材料和方法1．1生活污水水质试验所用生活污水取自北京肖家河污水厂初沉池出水，基本性质如下：浊度为101～188NTU、COD为231～300mg／L、TP为6～12mg／L、TN为5O～60mg／L、pH值为7．84～8．03。1．2超滤杯死端过滤试验通过开展超滤杯死端过滤试验，考察生活污