分置式膜_生物反应器凝胶层膜污染模型研究_杨琦

分置式膜-生物反应器凝胶层膜污染模型研究杨琦1,黄霞2,尚海涛1＊,文湘华2,钱易2(1.中国地质大学水资源与环境学院,北京100083;2.清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点实验室,北京100084)摘要:通过紊流条件下阻力模型和凝胶极化模型对膜生物反应器的阻力进行分析,结果表明,膜面流速在3～10m/s,运行时间在5h之内时,阻力模型可以很好地符合凝胶模型.通过分置式膜-生物反应器对染料废水超滤膜阻力进行了分析,膜的总阻力随着运行时间增加而增加,在所有阻力中,凝胶阻力占比重最大.关键词:分置式膜-生物反应器;凝胶极化;极化浓度;膜污染中图分类号:X703.3文献标识码:A文章编号:0250-3301(2006)11-2344-06收稿日期:2005-12-21;修订日期:2006-03-21基金项目:国家自然科学基金项目(59878025,40102027,50578151);北京市自然科学基金项目(8052017);清华大学博士后基金项目作者简介:杨琦(1966～),男,博士,副教授,主要研究方向为水处理技术开发研究,E-mail:qiyang8232@163.com＊通讯联系人,E-mail:shanght@cugb.edu.cnResistanceAnalysesforRecirculatedMembraneBioreactorYANGQi1,HUANGXia2,SHANGHai-tao1,WENXiang-hua2,QIANYi2(1.SchoolofWaterResourcesandEnvironment,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;2.StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentalSimulationandPollutionControl,DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Theresistanceanalysesforrecirculatedmembranebioreactorbytheresistance-in-seriesmodelandthemodifiedgel-polarizationmodelrespectivelywereextendedtotheturbulentultrafiltrationsystem.Theexperimentsarecarriedoutbydyewastewaterinatubularmembranemodule,itisfoundthatthepermeatefluxesarepredictedverywellbythesemodelsforturbinatesystems.Andtheresistancecausedbytheconcentrationpolarizationisstudied;thegellayerresistanceisthemostimportantofalltheresistances.Keywords:recirculatedmembranebioreactor;gel-polarization;polarizationconcentration;fouling在膜-生物反应器中,随着膜过滤过程的进行,污水及污泥中的有机物、无机物、活性污泥混合液中的较小的悬浮物、微生物会吸附在膜表面或膜孔内壁,造成膜污染[1～3].膜污染的快慢决定了膜的过滤周期的长短,从而影响膜清洗周期和运行费用的高低.虽然在膜-生物反应器的运行过程中,膜污染的发生是不可避免的,但通过对混合液性质及运行条件的适当控制,可以尽量减缓膜污染的速度,延长膜过滤周期[4,5].而了解膜污染在膜-生物反应器运行过程中发生的过程和规律对膜污染的控制具有至关重要的意义,对膜-生物反应器的工程应用也具有很重要的现实意义.膜-生物反应器在污水生物处理的应用中,一般采用恒定膜通量,通过控制膜-生物反应器的运行条件,确定污水在生物反应器中的停留时间,这样就必须改变过滤压力的操作以维持膜通量恒定不变.随着膜污染过程的发生和膜过滤阻力的增大,膜两侧压差会随之升高.膜压差上升的快慢是污染物在膜表面积累速度的重要表征.1凝胶层污染模型1.1膜的总阻力分析膜污染阻力主要由堵塞孔的阻力、吸附产生的阻力、膜固有的阻力、凝胶层含有的阻力、浓差极化产生的阻力等组成[6,7].在理想的情况下(进水没有活性污泥和有机污染物,只有蒸馏水),膜污染产生阻力只存在膜的固有阻力.因为超滤膜在膜两侧压差的作用下使混合液中的水透过膜,污染物被截留下来并在膜的表