PAC对IMBR的净水效果和膜污染的影响研究_傅金祥

收稿日期:2003-05-06基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(962126);沈阳市“十五”科技项目(1022051-3-01)作者简介:傅金祥(1955-),男,博士后,教授.PAC对IMBR的净水效果和膜污染的影响研究傅金祥,苏锦明,徐巍,赵玉华,梁建浩(沈阳建筑工程学院市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:在运行条件一致的情况下对膜生物反应器和投加粉末活性炭膜生物反应器(PAC-MBR)进行比较研究,并介绍了炭泥比的概念,发现炭泥比对减缓膜污染有重大贡献.试验结果表明,PAC-IMBR具有比普通MBR更为稳定的出水水质,COD、BOD5去除率分别提高了3.1%、2.4%.粒径为40-60目和200-300目的粉末活性炭不利于减缓膜污染,而粒径为80-100目的粉末活性炭则大大降低了膜污染,并且其较佳活性炭炭泥比CSPAC=1/4,更有利于形成生物活性炭,减少料液中的EPS,保持较高的膜通量.关键词:PAC-MBR组合工艺;膜污染;粉末活性炭炭泥比;膜通量中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1671-2021(2004)02-0143-04膜生物反应器(MBR)是膜分离与生物处理技术组合而成的废水生物处理新工艺,具有对有机污染物去除效率高、流程简单、结构紧凑、易操作等优点,在污水深度处理方面有着极其广阔的前景[1].但是,膜污染问题严重阻碍着膜生物反应器的应用与推广[2].因此,解决膜污染问题成为MBR工艺工程应用的技术关键[3,4].近年来,不少国内外研究者提出了向一体式膜生物反应器(IMBR)投加粉末活性炭(PAC)解决膜污染的新途径[5～7].J.S.Kim等比较了超滤膜对活性污泥及生物活性碳污泥的过滤特性.投加粉末活性炭不仅使污染絮体的可压缩性减少,而且使微生物絮体中的胞外聚合物(EPS)减少,膜通量得到提高[5].粉末活性炭通过减少料液中的胞外聚合物(EPS),形成生物活性炭,改变膜表面的凝胶层结构[6,7],把膜污染控制在最小的范围内.但是,目前该方面的研究刚刚起步,有待于进一步深入,以期达到指导工程应用的目的.笔者通过平行对比试验的方法,探讨了投加粉末活性炭对IMBR的净水效果,研究不同活性炭粒径及不同的活性炭质量浓度与不同活性炭炭泥比对减轻膜污染的影响,其中活性炭质量浓度、炭泥比与膜两侧的传递压差(TMP)是三个重要参数.活性炭浓度与活性炭炭泥比的表达式如下:CSPAC=ρ(CPAC)ρ(MLSS)式中:ρ(CPAC)———粉末活性炭质量浓度,g/L;CSPAC———粉末活性炭炭泥比;ρ(MLSS)———污泥质量浓度,g/L.1试验装置和方法1.1膜材料膜组件为聚偏氟乙烯中空纤维帘式膜,膜孔径2×10-4mm,纤维内径0.5mm,外径0.8mm,膜面积1m2.1.2试验装置本实验采用一体式膜生物反应器工艺,试验装置见图1.其中,主体反应器为矩形有机玻璃柱,截面为0.30m×0.20m,有效水深0.75m.反应器水图1实验装置图2004年4月第20卷第2期沈阳建筑工程学院学报(自然科学版)JournalofShenyangArch.andCiv.Eng.Univ.Apr.2004Vol.20,No.2面与出水之间的高差为膜出水提供驱动力,实际最大操作压力为0.1MPa.在1#反应器中投加粉末活性炭,即PAC-MBR组合工艺反应器;2#反应器为一体式膜生物反应器(未投加粉末活性炭),作平行对比试验.1.3原水水质本试验第一、二阶段用水取自沈阳建筑工程学院东院学生浴池洗浴污水,第三阶段为加大试验负荷,采用用洗浴污水配制模拟生活污水.各个阶段的水质情况见表1,表2.表1第一、二阶段试验用原水水质参数ρ(COD)/(mg·L-1)ρ(BOD)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(LAS)/(mg·L-1)水温/℃pH值浊度/NTU50～20030～1082～100.3～0.413～256.0～7.830～60表2第三阶段试验用水水质参数(模拟生活污水)ρ(COD)/(mg·L-1)ρ(BOD)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(LAS)/(mg·L-1)水温/℃pH值浊度/NTU200～450140～25030～550.3～0.416～276.0～7.320～106在本次试验第三阶段所用的模拟生活污水,由工业葡萄糖、氯化铵、磷酸氢二氨、二水硫酸锰、七水硫酸镁、磷酸二氢钾、氯化钙、碳酸氢钠等配制而成.2结果与讨论2.1PAC-MBR组合工艺对有机物的去除效果与未投加活性炭的反应器相比,COD、BOD的去除率分别平均提高了3.1%、2.4%.其出水水质良好、稳定,对污水中COD、NH3-N、BOD5、浊度的平均去除率分别可达92.6%、86.6%、96.5%、