MBR中膜污染的全过程控制方法

2003年3月河北工程技术高等专科学校学报第1期JOURNALOFHEBEIENGINEERINGANDTECHNICALCOLLEGEMar．2003No．1文章编号：1OO8—3782(2003)01—0012一O4MBR中膜污染的全过程控制方法赵奎霞，张传义(1．中国矿业大学，北京100083；2．河北工程技术高等专科学校水利工程系，河北沧州061001)摘要：膜生物反应器(MBR)是目前污水处理领域中的一个研究热点，但膜污染导致的运行费用的增加又限制了它的大规模应用。文中在探析膜污染形成途径的基础上，提出一种从膜材料选取到膜组件的安装、混合液特性的改善、操作条件的优化、膜的清洗等环节进行全过程控制的方法，该法可最大限度地减缓膜污染，从而加快MBR在实际工程中的应用。关键词：MBR；膜污染；全过程控制中图分类号：X5O5文献标识码：A随着现代化工业的迅猛发展和城市规模的不断扩大，城市用水量和废水量不断增加，造成城市水源水量I：1益不足，水环境13趋恶化，水资源危机日渐严峻。用传统方法解决水污染已不能适应飞速发展的新形势，膜生物反应器(MembraneBioreactor，简写为MBR)就是在这个环境需求动力下的产物n]，它融合了生物反应器的生物降解和膜的高效分离于一体，具有传统生化处理技术无法比拟的独到优势：出水水质良好且稳定、处理效率高、占用空间少、操作简便。然而由于膜污染而导致的运行费用的增加限制了MBR的大规模应用。文中从膜污染的形成机理出发，分析了从全过程来控制膜污染并使之最小化的方法，这对MBR的实际应用将有十分重要的理论和现实意义。1膜污染的形成途径膜污染的形成途径主要有三个。其一是滤饼层(cakelayer)。主要是水透过膜时，被截留下来的部分活性污泥和胶体物质，没来得及送走就在滤压差和透过水流的作用下堆积在膜表面，形成膜污染。其二是溶解性有机物。有机物的来源主要是微生物的代谢产物，它可在膜表面形成凝胶层，也可在膜内微孔表面被吸附而堵塞孔道，使膜通量下降。其三是微生物污染。膜面和膜内的微孔中有微生物所需的营养物质，因而不可避免的会有大量微生物滋生。2膜污染的全过程控制方法膜污染控制可从全过程来考虑，包括膜材料的选择及安装、混合液特性的改善、操作条件的优化和膜的清洗等。现以中空纤维膜为例说明膜污染的全过程控制方法。2．1膜材料选取及膜组件安装1)膜材料选取：已经商品化的膜材料有硝化纤维素(CN)、醋酸纤维素(CA)、CN—CA混合膜、聚乙烯膜(PE)、聚丙烯膜(PP)、聚丙烯氰(PPC)及偏氟乙烯(PVF)等，在选择膜材料时应从材料的强度、热稳定性、化学稳定性、耐污染性能、产水性能、使用寿命、膜造价等方面进行技术分析和经济性评价来确定。2)膜孔径选择：从理论上讲，在确保污染物被截留的情况下，选择孔径大的膜可以使水通量提高。但实验发现，选用较大膜孔径，反而加速了膜的污染，水通量下降很快。一般膜的切割颗粒尺寸(截留分子量)应比要分离的污染物的尺寸小一个数量级。3)膜表面改性：考虑到废水中的污染物和活性污泥是有机物质，为了防止膜污染，应降低膜和原水间的收稿日期：2002—09—10作者简介：赵奎霞(1970一)，女，河北献县人，河北工程技术高等专科学校讲师，中国矿业大学(北京校区)化工与环境工程学院在读研究生。维普资讯http://www.cqvip.com第1期赵奎霞等：MBR中膜污染的全过程控制方法13界面能，因此应采用具有优良的抗污染特性的亲水性膜；另外，膜材料的电荷与溶质的电荷相同的膜也较耐污染。4)膜组件的安装：为防止膜污染，膜组件在安装时应合理确定膜组件和曝气池墙体之间的距离、膜组件和空气扩散管之间的距离以及膜组件和反应器液面、空气护散器和曝气池底之间的距离，以保证在一定曝气量下获得较高的液体上升速率，减少污泥层在膜表面的沉积，减缓膜污染。2．2混合液特性的改善2．2．1改善MISS的可滤性在混合液中加人活性炭(PAC)颗粒，利用活性炭的吸附作用来改善活性污泥的可滤性能，以此可降低膜阻力[4]。活性炭的作用机理如下：①投加PAC使混合液内的C0D迅速降低，减少膜堵塞的机会，提高混合液的可滤性能；②在投加PAC后，污泥絮体由于PAC颗粒的存在而更加易于相互聚集而形成体积更大、强度更高、粘性更小的污泥絮体，这样的污泥絮体在膜表面形成的污泥滤饼层比较松散，透水性好，提高了混合液可滤性；③投加PAC提高污泥的沉淀性能，改善污泥的泥水分离性能，减缓滤饼层的形成。2．2．2控制反应器中MISS浓度桂萍等[5研究了一种附着一悬浮型MBR，通过加入吸附剂来吸附混合液中多余的污泥，从而保证了悬浮MLSS浓度维持在一定水平。王宝贞等[3研究表明，复合型膜生物反应器能维持较低的悬浮MISS浓度且保证了高生物总量，从而有效地减