三種一體式MBR的膜污染趨勢比較
摘要:對活性污泥一膜生物反應器、生物膜一膜生物反應器、復合式膜生物反應器的除污效果和膜污染趨勢進行了研究。結果表明:活性污泥一膜生物反應器的膜污染程度最輕，膜通量下降速度最慢，膜污染也最容易消除;生物膜一膜生物反應器的膜污染程度最重，膜通量的下降速度最快;較大的曝氣量可減輕膜的污染程度并減緩膜通量的下降速度。
關鍵詞:一體式膜生物反應器;膜污染;膜通量
1試驗裝置與方法
1.1原水水質
原水為學生宿舍的盟洗廢水，其水質見表1
 |
1.2試驗裝置
采用兩套完全相同的裝置(分別記作ln}2#)進行試驗。工藝流程見圖1反應器為有機玻璃制成，直徑為200mm，高為2m，內置孔徑為0.2um、膜面積為0.5m2的聚偏氟乙烯中空纖維膜組件。依重力間歇出水，由液位自控儀控制反應器內水位基本恒定。
 |
1.3試驗方法
l#、2#裝置的氣水比分別為30:1和60:1,HRT和操作壓力均相同(分別為5h,10kPa)，依次按三種不同類型的膜生物反應器運行，每種反應器開始運行前均對膜組件進行清洗。運行工況見表2
 |
1.4分析項目及方法
每2-3d對系統進水(17一26℃)和膜濾出水的COD,NH3一N、濁度及上清液的COD測定一次，均采用標準方法。膜出水量每天測定一次。
2結果與分析
2.1對污染物的去除效果
三種一體式膜生物反應器在兩種運行工況下的除污效果見表3
 |
從表3可知，三種一體式膜生物反應器對氨氮、濁度和COD的去除率都很高，但生物反應器去除COD的效果相差較大，相比較而言活性污泥一膜生物反應器的去除效果更穩定些。
 |
2.2膜通量的下降趨勢
三種一體式膜生物反應器出水量的變化情況如圖2所示。在兩種運行工況下均是生物膜一膜生物反應器的膜通量下降速度最快，復合式膜生物反應器次之，活性污泥一膜生物反應器的膜通量下降速度最慢;對于同一種類型的膜生物反應器而言，第二種運行工況下的膜通量下降速度較慢。
2.3膜的清洗
膜的清洗包括5個步驟:清水浸泡;水反沖;氣反沖;稀NaC10液浸泡1h;稀H2SO4液浸泡1h,如清洗后膜通量的恢復效果仍較差則再增加24h的堿液浸泡。清洗前后膜出水量的變化見表4
 |
從表4可知，經清洗后活性污泥一膜生物反應器的膜出水量恢復率最高;2#裝置的膜出水量恢復率高于1#，說明大的氣水比不但能使膜通量下降緩慢，而且膜通量也易于恢復。
2.4膜污染比較
在5個清洗步驟結束后，采用標準方法(重量法)分別對清洗液中總固體和溶解性固體含量進行了測定，然后折算成單位膜面積吸附的固體量，最后根據反應器的運行天數求出平均每天膜所吸附的總(或溶解性)固體含量，結果見表5。
 |
由表5可知:①活性污泥一膜生物反應器的膜污染程度最輕，生物膜一膜生物反應器的膜污染程度最重，這與反應器運行過程中膜通量下降趨勢是一致的。雖然1“活性污泥一膜生物反應器的日均吸附總固體量多于復合式膜生物反應器，但二者膜通量的恢復程度是不同的(恢復率分別是85.2%和59.1%)，若以膜通量恢復到初始通量的85.2%為標準，則復合式膜生物反應器的膜日均吸附總固體量應為0.447m歲(。m，·d)。②較大的曝氣量能減輕膜污染程度。
2.5膜通量下降的影響因素分析
①膜的溶解性有機負荷
在一體式活性污泥一膜生物反應器中懸浮污泥分布均勻，原水與微生物接觸充分，使得反應器對COD的去除率較高;另外適量的污泥濃度和曝氣量也使得膜表面形成了一層松散的多孔濾餅層，可將某些能透過膜的可溶性小分子物質截留在反應器內，這些都降低了膜的溶解性有機負荷(膜所吸附的溶解性固體含量相對較低也說明了這一點)。從表5可知，各種反應器中為膜所吸附的溶解性固體量占總固體量的比例都很大，因此降低了膜的溶解性有機負荷，也就減輕了膜的污染程度，使得膜通量下降緩慢。對于生物膜一膜生物反應器而言，由于有機物與微生物的接觸不如活性污泥式反應器充分，因而對COD的去除率不高或不穩定。同時也難形成濾餅層，使得溶解性有機物易在膜孔內吸附和累積，導致膜孔徑減小和膜阻力增大，致使膜通量下降速度較快。
②曝氣量和膜的擺動程度
雖然2#反應器的污泥濃度高于1#反應器，但膜的日均吸附總固體量和膜通量下降速度卻均低于1#的同類反應器，這說明較大的曝氣量可減輕膜污染程度，其原因是曝氣量大時膜更容易擺動起來，增大了膜面的剪切力，從而減小了膜面污染物的粘附幾率，防止了在膜面上形成堅實的濾餅層。此外，生物膜式和復合式膜生物反應器中生物填料的存在對膜的擺動有一定的影響，這可能也是膜吸附污染物質較多的原因。因此，曝氣量和膜的擺動幅度是影響膜污染程度的重要因素。
3結論
①與復合式及生物膜一膜生物反應器相比，一體式活性污泥一膜生物反應器具有較高且穩定的COD去除率，膜的污染程度最輕，膜污染也最容易消除。生物膜一膜生物反應器的膜污染程度最重，膜通量下降速度最快。
②較大的曝氣量可以減緩膜污染程度和膜通量的下降速度。
參考文獻:
1張軍，王寶貞，張立秋，等.復合淹沒式膜生物反應器脫氮除磷效果研究[J〕.中國給水排水，2儀舊，16(9):9一11.
2國家環保局.水和廢水監測分析方法〔M〕.北京:中國環境科學出版社，1994.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
