MBR处理生活污水试验中膜污染的清洗

膜生物法（MBR）是一种集膜过滤和生物处理于一体的新型高效生物处理技术。本文考察MBR在运行期间的膜污染特征及膜清洗方法。1反应器的启动与运行水取自某生活小区污水井中，由套有格栅笼的潜污泵抽取至蓄水池中。活性污泥取自纪庄子污水处理厂二沉池回流污泥，MLSS为5996mg/L，SV=34%，反应器气水比控制在20：1～30：1，因本装置自11月起开始运行时，天气较寒冷，故用加热棒将反应器内加热至恒温24℃。微滤膜采用聚偏氟乙烯中空纤维膜，孔径为0.22μm，膜面积为1m2。试验工艺示于图1。处理效果列于表1。2膜通量的衰减与膜污染分析2.1膜通量变化规律膜通量在试验初期迅速下降，而在第4d后的变化与前期相比趋于缓和，可将第3d后的膜通量的变化再细分为三个阶段：第3～15d、第15～22d和第24～54d，各阶段的膜通量变化情况见图2～图4。第一阶段采用的是新膜，反应器中的污泥微生物处于驯化阶段，大量死亡的微生物及其同时一些没有降解的污染物大量吸附在膜表面，因此膜所承受的污染梯度较大[1]。第15d后，膜通量由低谷处开始上升表明吸附在膜表面的微生物代谢产物和污染物开始被降解，使得膜表面原先被覆盖的透水层逐步露出，膜污染状况得到一定程度的缓解，由此可知反应器在运行MBR处理生活污水试验中膜污染的清洗张斌1,2，龚泰石2，孙宝盛1（1.天津大学环境科学与工程学院，天津300072；2.军事医学科学院卫生学环境医学研究所，天津300050）摘要：采用膜生物反应器处理生活污水，对COD和氨氮的去除率分别为80%～90%和85%；通过对膜表面和断面的场发射扫描电镜观察，发现膜污染物主要覆盖在膜外表面，对膜的内部结构没有造成影响；酸洗对膜表面的无机垢体污染物的清除效果较为显著，比较NaOH和NaClO的清洗效果，结果表明NaClO对膜通量恢复效果最好，但对膜材料造成了一定程度的损坏。通过EDX分析可知膜污染物以有机污染物为主，而洗脱液中的蛋白质污染物又是其中的主要成份。关键词：膜生物反应器；膜通量；膜清洗；膜污染中图分类号：X703.3；TQ028.8文献标识码：B文章编号：1000-3770(2006)10-0080-04收稿日期：2006-03-15基金项目：天津市科技发展计划项目（043115111-5）作者简介：张斌（1980-），男，硕士研究生，助理实验师，研究方向为水污染控制与治理；联系电话：022-87402176；E-mail：tjzhb@sina.com联系作者：孙宝盛，教授，硕士生导师；联系电话：022-27401780；E-mail:baoshaeng-sun@sina.com。项目浊度(NTU)色度(度)SS(mg/L)COD(mg/L)氨氮(mg/L)原水出水去除率(%)150～250<597>20050>75450～5500100400～60050～10080～9090～1309～1580～90表1反应器处理效果Table1TreatmentresultsbyMBR图1试验工艺流程示意图Fig.1Schematicdiagramofthetechnologicalprocess���������������������������第32卷第10期2006年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.32No.10Oct.,200680一段时间后，其自身可降解部分膜污染物，使膜通量有所恢复。反应器进入稳定期，膜通量的衰减梯度逐步减小，处理效果和污泥性状也都趋于稳定。造成膜污染的主要因素在第一阶段主要是难降解有机物和微粒污染物的吸附；第二阶段则还包含了大量的EPS累积[2]，EPS中的大分子物质如多糖、蛋白质类主要吸附于膜表面，形成凝胶层。2.2膜污染特征将膜组件从反应器中取出，观察其表面形貌发现：膜丝上及膜丝之间有大量粘稠状污泥，将膜丝紧密粘连成一束，且还夹杂着大量颗粒状污泥。进一步从膜组件中截取一段膜丝，真空干燥、喷镀金膜，在场发射扫描电镜下（HITACHIS-520），对污染膜的内、外表面进行观察。清洁膜和污染膜的横断面、外表面的SEM图示于图5和图6。比较图5(a)和图5(b)，可观察到：经长时间运行后，膜表面的主要污染物以胶团形式存在。图6(a)和图6(b)为清洁膜和污染膜横断面的SEM图。从图6可见，污染物对膜面下的内部支撑层、海绵体及内部孔径没有造成明显的污染和堵塞，且由于反应器运行时间不长还没有观察到滋生在膜内部的微生物所造成的污染。这说明此时沉积在膜外表面上的污染物是主要的，对膜过滤阻力进行测定，结果表明沉积层阻力占绝对优势（占总膜阻力的80%），而由吸附和膜孔堵塞引起的膜污染则微不足道。由此可以得出：在系统运行过程中，膜表面与沉淀污染物接触结合，使膜面逐步被覆盖，导致