MBR系统运行条件对膜污染影响研究_计根良
MBR膜的运行问题研究
MBR膜的运行问题研究受到各地对污水处理水质的不断提升的压力,新的一些工艺不断应用到污水厂中,其中MBR膜生物反应器的生产制造工艺的成熟和生产厂家的不断增加,MBR 膜在市政污水厂的应用也越来越多,但是随着MBR的大量使用,也出现了MBR 的一些运行问题需要进行解决。
MBR膜生物反应器是通过特殊的膜材料对活性污泥进行泥水分离的装置,用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。
在之前的公众号对MBR生物膜反应器的机理也做了一些简单的讨论。
随着水质指标的提升,污水厂在使用MBR膜进行水处理的同时,不断地出现了一些运行和管理的问题,使MBR膜运行问题成为制约污水厂稳定运行的主要因素。
今天围绕一些在采用MBR工艺的污水厂中出现的一些问题和大家进行一些探讨。
MBR膜生物反应器从本质上仍是物理过滤,因此MBR产生的最大的问题依然与过滤相关。
也就是说在运行中最容易出现的问题主要是膜通量的下降,导致无法保持足够的产水能力,造成出水水量锐减,系统无法通过足够的水量,造成系统处理能力下降,污水提升泵压缩产量,造成厂外污水滞留溢流等事故发生。
从这个根本的原因上来看,在污水厂的调试以及运行期间会遇到MBR问题,都是以MBR的堵塞为表征出现的,但是最终的表征结果是MBR堵塞,但是堵塞的原因是由很多方面产生的,从一些污水厂的运行情况来看,对MBR的运行造成影响的主要有:1、活性污泥的原因:由于活性污泥中的微生物浓度不足,无机盐类或者无机物较多;微生物种群出现异常情况(丝状菌膨胀和生物泡沫等),以及微生物表面过多的EPS导致的MBR膜阻塞,性污泥中的细胞外物质EPS黏度高,在水温水质发生变化的同时,会出现EPS的变化,EPS对MBR的污堵问题也受到越来越多的研究者的关注,导致MBR膜通量快速下降。
当活性污泥产生大量生物泡沫的故障时(生物泡沫较多的时候,一般会有活性污泥的大量流失),或膜堵塞而导致MBR池的活性污泥溢出等情况。
MBR工程长期运行中的膜清洗效果和膜性能变化
MBR工程长期运行中的膜清洗效果和膜性能变化摘要:某污水处理厂规模为10.5万m3/d。
其污水水源主要包括园区内的工业污废水及部分生活污水。
通常工业开发区污水水质不易稳定,虽然经过厂内预处理后会有一定的水质稳定波段,但受工业区招商情况变化、工业生产规模、生产工艺情况变化而变化,因此污水处理厂进水水质都会考虑一定的污水水质变化幅度,工业废水若不加控制未经处理直接进入污水厂,会冲击污水厂的正常运行,严重时会造成处理系统的瘫痪。
出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准+修改单》(2006)(GB18918-2002)一级A标准,尾水通过退水管线近期外排北沙窝,远期排入规划建设的污水库。
根据污水处理厂恢复性清洗之前和恢复性清洗之后跨膜压差(TMP)前后的变化情况,对MBR膜组件的清洗方法进行分析,对MBR膜组件清洗效果进行了总结,并根据MBR膜清洗的效果对清洗方式进行了优化调整。
关键词:MBR工程;膜清洗1 工程概况1.1 工艺流程处理工艺流程如图1所示。
由于本项目出水水质较高,因此需要采用一级处理(预处理)、二级处理(生化处理)和三级处理(物化处理),方能处理达标。
采用MBR生物处理+高级催化氧化+消毒的技术。
生物膜反应器组件使用PVDF膜,PVDF膜的孔径为0.1~0.4μm,能够高效的将固液进行分离,悬浮物和浊度接近于零,能够直接回用。
设计流量为1.22 m3/s,膜组件设计运行的使用寿命为五年,膜池分为1号、2号两组,由160个膜组件组成。
每组膜池具有独立的抽吸系统、反洗系统、污泥回流系统,抽吸的产水管作为水反洗的进水管。
处理工艺流程如图1所示。
图1 MBR工艺流程1.2 设计进出水水质为出水水质便于回用工业园区的工业及绿化,实现污水资源化,因此出水水质主要指标执行的标准由原设计的“GB18918-2002一级A标准”提高至GB3838-2002地表IV类水质标准。
1.3 MBR膜系统运行过程中出现的问题及其原因MBR膜运行过程中存在产能降低、部分膜丝断裂及脱落、部分膜丝严重污堵、清洗频率和强度增加、膜通量下降等问题。
膜生物反应器(MBR)中膜污染防治方法的研究进展
[ 中豳分 类- i gx - [ 文献 标识 码] A [ 章编 号] 0 7 1 6 (0 0 0 — 0 30 文 10 -8 52 ] ) 70 6 —3
D e eo BR nto m r neFo i o e to n M
Ke wo d : mba eboe co( BR) me rn o l g fuigpe e t n y r s me rn ira trM ; mba efui ; o l rv ni n n o
膜 生物反应 器( R 是将高效 膜分离 技术 与污水 生物处 MB ) 理工艺相结合而 开发 的新 型系统 , 具有出水水质好 、 运行维护 简 单 、结 构 紧 凑 、 占地 面 积 少 等 优 点 ,在 污 水 处 理 及 回 用方 面 有 着 广 阔 的应 用前 景 。 是 , 污 染 依 然 是 影 响 该 技 术 经 济 性 但 膜 和运行稳定性 的一个 关键 因素 。 膜污染 不仅 缩短了膜的使用寿 命 ,而 且 直 接 导 致 泵 的抽 吸水 头 和 曝 气 量 增 加 ,是 造 成 MB R 能 耗 较 高 ,运 行 成 本 增 加 和 膜 组 件 频 繁 清 洗 与 更 换 的主 要 原 因 。因 此 ,研 究 MB R运 行 过 程 中膜 污 染 的发 生机 理 ,并 以 此 来 指 导 膜 污 染 防治 ,对 于 维护 工 艺 运 行 性 能 、 降 低 运 行 费 用 、 指导工 艺的放大设计 等方面具 有重要的意义 。
MBR(膜生物反应器)技术及其膜污染问题分析
MBR(膜生物反应器)技术及其膜污染问题分析发表时间:2016-09-12T15:43:46.603Z 来源:《建筑建材装饰》2015年10月上作者:汪昌宝阮在高陶金芳[导读] 近年来逐渐从生活污水处理发展到了工业废水处理,MBR污水处理技术将呈现更广阔的应用前景。
(南京大易膜分离科技有限公司,江苏南京211100)摘要:膜生物反应器(MBR)是一种将膜分离技术与生物技术相结合的污水处理新工艺。
它以膜分离装置取代了传统活性污泥法中的二沉池,从而达到了高效的固液分离及污泥浓缩的目的。
MBR污水处理技术的工程应用近年来逐渐从生活污水处理发展到了工业废水处理,MBR污水处理技术将呈现更广阔的应用前景。
关键词:MBR(膜生物反应器)技术;膜污染;防治措施前言膜污染是限制MBR进一步推广应用的主要原因之一,膜技术运行过程中形成的膜污染不仅关系到膜组件的使用寿命及运行成本,还影响着水处理工艺整体的运行效果。
因此,对膜污染的形成过程和机理展开研究具有重要意义。
1 MBR(膜生物反应器)技术在污水处理中的应用与常规的活性污泥工艺相比有诸多优势,MBR污水处理系统由生物降解与膜过滤两部分组成。
膜过滤系统有着强大的固液分离能力,即使出现污泥膨胀的情况,也不会影响出水水质;反应器小巧、结构紧凑,因此可灵活地应用于对现有污水处理场的改造和升级;系统剩余污泥产量较少,如果采用内置式更不需要污泥回流;能够实现更好的处理性能,产水质量更高。
但是MBR技术同时也存在设施设备费用偏高、膜污染及膜的使用寿命较短等问题。
目前一些已实施的MBR工程,膜的寿命已从3年增加到了8年。
MBR污水处理系统目前主要按2种方法进行类型划分。
按膜组件的形状划分为3种类型:一种是以中空纤维柱状膜组件为核心的类型,它具有膜面积大,占地面积小等特点;一种是以中空纤维帘状膜组件为核心的类型,它具有膜面积大,易于安装,清洗方便等特点;另一种是以浸没式平板膜组件为核心的类型,它具有膜通量大,易于组装,清洗方便等特点。
MBR膜污染及控制方法介绍
MBR膜污染及控制方法介绍自MBR工艺问世以来,其便因占地面积小,出水水质好,有机负荷率大,污泥产量少等而在世界范围内得到广泛应用,尤其在城市污水处理中发展迅速。
但是由于运行过程中需要对膜污染进行有效控制,而必须采取加大错流速率,曝气等手段,使得MBR运行过程中消耗大量能源。
那么针对这些问题,MBR操作人员究竟该怎么做?才能快速找到膜污染根源,并给予精准打击,以此减少清洗频率。
1、膜污染产生原因严格来讲,膜污染是指在运行过程中处理物料的微粒,胶体粒子或溶质大分子由于与膜发生物理化学相互作用或机械作用而引起的吸附或者沉积而造成的膜表面覆盖及膜孔堵塞的现象。
膜污染现象非常复杂,包括多种机理。
其中,浓差极化是表面形成滤饼层的主要原因,主要沉积颗粒有悬浮固体,胶体和微生物群。
有机和无机物污染是指有机和无机物吸附于膜表面和膜孔中产生的污染。
生物污染是微生物群在膜表面附着生长而产生的生物膜。
结垢现象是当膜表面溶解的盐的浓度超过其溶解度时产生的,不是主要的膜污染原因。
膜污染通常用于概括所有导致膜透过流量下降的现象,根据清洗方法不同,膜污染可以分为:1、短时间内由于浓差极化、膜孔污染和凝胶层的形成使通量下降的可逆污染,通过反洗,曝气,错流等表面清洗方法可以迅速去除的污染,一般指短期污染。
2、物料颗粒与膜材料发生的长期作用而产生的不可逆污染,不能被物理清洗方法去除,但可以通过化学清洗恢复通量的污染,一般指长期污染。
3、长期运行过程中不能被任何清洗方法所去除的污染称为不可恢复污染。
二、膜污染受哪些因素影响?(一)、污泥混合液特性膜生物反应器中的膜污染物质的来源是活性污泥混合液,污泥混合液对膜的污染极为复杂。
1、EPS和SMP胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)都是微生物代谢产物,成分大致相同,它们对膜污染有着重要且复杂的影响,是MBR过程中最主要污染物。
EPS浓度过高,会增大混合液粘度而不利于溶解氧的扩散,使污泥系统充氧困难,从而影响菌胶团的正常生理活动,从而使膜过滤阻力升高。
MBR板式膜设计合理性与抗污性能的关联浅析
MBR板式膜设计合理性与抗污性能的关联浅析
2020.08.17
MBR板式膜设计合理性与抗污性能的关联浅析
膜生物反应器(MBR)具有出水水质好、污泥产量低、占地面积少、操作容易、便于管理的特点,是膜分离技术与生物处理技术的有机结合,其应用日益增多。
而膜污染的控制是决定系统处理效率的关键之一。
MBR平板膜组件由于其出色的抗污染性能与较长的使用寿命,普及程度逐渐提升。
在国外平板膜组件的使用率已经超过了传统的中空纤维膜组件。
较中空纤维膜,平板膜组件结构不容易污染物附着,不会发生断丝、缠结的现象。
另外一点平板膜元件在膜箱中均匀分布,使得曝气作用更加均匀,易于清理表面。
在MBR使用过程中保持良好的曝气效果,也是控制膜污染程度的关键。
实际上,除了曝气强度等参数外,平板膜元件之间间隔距离与曝气孔的尺寸也是影响曝气效果的因素之一。
因此MBR 平板膜组件的设计合理性与抗污染性能之间有一定的关联。
一般膜间距在3.0-20.0mm,对上升气泡进行分析,发现间距尺寸影响气泡的形状、速度和面积,而这些参数又直接影响了气水冲刷的效果。
过小与过大的膜间距都不太合适,膜间距太小组件安装拆卸困难;过大降低填充密度,降低曝气效果。
实际应用是3.0-7.0mm的膜间距是比较合适的,气泡上升呈球帽状,冲
刷面积大,上升速率快,清洗效果好。
而在曝气孔尺寸上约1mm 时,曝气效果好,同时保证充氧效果。
DeLemil采用合理设计,使平板膜组件同时兼顾填充效率高、易更换拆卸、良好的曝气效果与充氧能力。
MBR处理生活污水中操作条件对膜污染速率的影响的开题报告
MBR处理生活污水中操作条件对膜污染速率的影响的开题报告摘要:膜生物反应器(MBR)已成为一种有效的处理生活污水的技术。
然而,在实际应用中,膜污染问题仍然是制约MBR应用和推广的主要问题之一。
因此,为了进一步完善和优化MBR处理生活污水的性能,本文进行了一系列实验研究,探讨了不同操作条件对膜污染速率的影响。
实验结果表明,MBR系统的稳态反应时间对膜污染速率具有明显的影响。
随着稳态反应时间的延长,膜污染速率逐渐下降。
此外,膜污染速率还受到曝气量及污泥浓度的影响。
曝气量的增加会促进生物膜的生长和代谢活动,从而降低膜污染速率。
而随着污泥浓度的增加,MBR系统中的污泥染料也会增加,导致膜污染速率加快。
因此,本文建议在实际应用中,应注意控制MBR系统的稳态反应时间、曝气量和污泥浓度等操作条件,以最大限度地减少膜污染速率,保证MBR系统的稳定性和长久的运行。
关键词:膜生物反应器;生活污水;膜污染速率;稳态反应时间;曝气量;污泥浓度。
Abstract:Membrane bioreactor (MBR) is becoming an effective technology for treating domestic wastewater. However, membrane fouling is still one of the main problems that restrict the application and promotion of MBR. In order to further improve and optimize the performance of MBRin treating domestic wastewater, a series of experiments were conducted in this paper to explore the effects of different operating conditions on membrane fouling rate.The experimental results showed that the steady-state reaction time of the MBR system has a significant effect on the membrane fouling rate. As the steady-state reaction time increases, the membranefouling rate gradually decreases. In addition, the membrane fouling rate is also affected by the aeration rate and sludge concentration. Increasing the aeration rate can promote the growth and metabolicactivity of biofilms, thus reducing the membrane fouling rate. With theincrease of sludge concentration, the sludge dye in the MBR system willalso increase, leading to the acceleration of membrane fouling rate.Therefore, it is recommended to control the operating conditionssuch as steady-state reaction time, aeration rate and sludgeconcentration in the actual application, so as to minimize the membranefouling rate, ensure the stability and long-term operation of the MBRsystem.Keywords: Membrane bioreactor; domestic wastewater; membranefouling rate; steady-state reaction time; aeration rate; sludgeconcentration.。
膜生物反应器运行条件的优化及膜污染的控制
膜生物反应器运行条件的优化及膜污染的控制*郑 祥 樊耀波提要 初步讨论了膜生物反应器MBR 运行条件的优化和膜污染的控制,提出低压操作不仅有利于提高能量利用效率,而且有利于膜通量长时间保持较高水平。
试验结果表明:膜的污染是造成膜生物反应器能耗较高的主要原因;采用恒通量操作方式,在运行初期控制初始膜通量,有利于控制膜污染的产生;反冲洗是保持恒定膜通量,维持系统长期稳定运行的有效措施。
关键词 膜生物反应器 膜污染 印染废水处理 活性污泥 反冲洗 化学清洗膜生物反应器是高效膜分离技术与活性污泥相结合的新型水处理技术。
由于膜的高效截留作用,微生物被完全截留在生物反应器中,实现水力停留时间与污泥停留时间的彻底分离,消除了传统活性污泥工艺的污泥膨胀问题。
由于MBR 具有对污染物去除效率高、出水水质稳定、操作简单、易于管理的特点,具有广阔的应用前景[1~3]。
但是,MBR 工艺的广泛应用不仅取决于自身的技术可行性,还取决于其经济可行性,较高的运行费用是MBR 推广应用中遇到的主要问题。
本文研究了各种操作条件对膜污染与运行能耗的影响,试验结果表明:膜生物反应器运行中的能耗问题实质是膜污染问题;合适的操作方法可以较有效地控制膜污染,提高膜与整个系统的使用性能和寿命。
*国家/九五0科技攻关课题(96-909-05-03)。
1 材料与方法111 试验装置与流程该试验装置由生物反应器单元(厌氧池和曝气池)、膜单元、水力循环、反冲洗、自动化控制等系统组成,试验装置系统示意见图1。
图1 M BR 试验装置厌氧池容积为415m 3,主要作用是对难降解的染料等有机物进行水解酸化。
曝气池容积为310m 3,曝气池中的曝气量为8~15m 3/h 。
膜单元采用中空纤维超滤膜,膜材料为聚丙烯氰(PAN),截割分子量5万,由中国科学院生态环境研究中心研制。
膜单元由3个中空纤维膜组件构成,每个膜组件面积为4m 2,膜的总面积为12m 2。
MBR的膜污染机制与可持续操作原理
MBR的膜污染机制与可持续操作原理MBR(膜生物反应器)作为一种先进的废水处理技术,已经得到了广泛应用。
然而,在实际运行过程中,MBR膜会受到膜污染的影响,导致废水处理效果下降以及运行成本的增加。
那么,MBR的膜污染机制是什么?如何实现其可持续操作原理呢?MBR的膜污染机制主要包括物理堵塞、化学污染和生物污染三个方面。
物理堵塞是指废水中的悬浮颗粒、胶体物质等直接堆积在膜表面上,造成膜孔径的堵塞。
化学污染是指废水中的溶解性有机物、重金属离子等通过渗透作用进入膜内,导致膜的物化性能发生改变。
生物污染是指废水中的微生物、细菌等附着在膜表面形成生物膜,影响膜的通透性。
为了降低膜污染对MBR运行的影响,可持续操作原理包括预处理、操作优化和膜保护三个方面。
预处理是通过对原水的预处理,去除悬浮颗粒、胶体物质等,减少物理堵塞的发生。
操作优化包括调整MBR的操作参数,如流速、进水浓度、曝气量等,以优化生物过程,减少化学污染和生物污染的发生。
膜保护主要是通过膜阻垢和清洗来维持膜的正常运行状态,延长膜的使用寿命。
在废水处理过程中,预处理是实现可持续操作原理必不可少的一步。
常见的预处理工艺包括格栅、沉淀池、生物滤池等。
格栅能够去除大颗粒杂物,减轻对MBR膜的物理堵塞作用。
沉淀池利用颗粒物质在沉降过程中的重力作用,去除部分悬浮物质。
生物滤池通过生物降解的方式,有效减少底泥物质等有机负荷。
操作参数的优化也是实现可持续操作原理的关键步骤。
流速是MBR操作的一个重要参数,过高的流速容易造成膜的物理堵塞,过低的流速则可能导致废水无法充分接触膜表面,减少去除效果。
进水浓度是调节MBR生物过程的另外一个关键参数,过高的浓度容易导致膜的化学污染,过低的浓度则可能影响生物过程的进行。
曝气量是维持MBR生物过程正常运行的重要参数,通过提供足够的氧气,促进生物的降解能力,减少有机物负荷。
膜的保护是实现可持续操作原理的关键环节。
膜阻垢是一种常用的保护方法,通过添加适量的化学药剂,防止废水中的溶解性有机物和胶体物质的沉积和堆积,从而减少膜孔径的堵塞。
关于MBR膜的运行问题探讨
关于MBR膜的运行问题探讨MBR(膜生物反应器)是一种常见的生物反应器。
它利用微生物对有机物的降解作用,在水的处理中起到紧要作用。
然而,在实际应用中,MBR系统可能会碰到一些运行问题,本文就MBR膜的运行问题进行探讨。
1. MBR膜的污染问题MBR膜在水处理过程中会面临污染问题,实在有以下几种:1.1 生物污染MBR膜中所处的环境,即反应器中含有微生物,很简单引入生物污染问题。
生物污染会引起膜的污染和堵塞,导致膜的阻力增大,水处理效果降低。
1.2 化学污染化学污染是M BR膜污染的另一种形式。
反应器中一些化学物质如化学药剂以及其他污染物进入反应器中后,会对MBR膜起到确定的腐蚀和损害作用,导致膜材质氧化、变性、老化等影响其使用寿命和处理效果。
1.3 机械污染机械污染常见于MBR系统中进水质量不均、波动较大时。
机械污染会损害膜材料,影响处理效果以及膜的使用寿命。
2. MBR膜的阻力问题MBR膜在处理水的过程中,会由于各种污染物的积聚而形成阻力,影响过程的稳定性和水处理的效果,阻力问题常包括以下几点:2.1 膜堵塞当污染物大量侵入反应器内部区域时,很简单在MBR膜表面聚积,并因污染物的堵塞而形成膜堵塞问题。
2.2 “硬膜”问题当膜表面由于污染物等原因凝结成为一个坚硬的层时,会形成“硬膜”现象。
硬膜问题会导致膜的阻力放大,从而影响MBR膜的正常运行。
2.3 渗漏问题MBR膜的渗漏问题通常是由于膜材料的老化和渗透性降低导致的。
这会导致过滤效率下降、处理水质量下降等问题。
3. MBR膜的清洗问题MBR膜在运行过程中,需要进行定期清洗以保证膜的运行效果。
常见的膜清洗方式包括物理清洗和化学清洗。
3.1 物理清洗物理清洗包括MBR膜表面的机械清洗和气体清洗。
机械清洗是教唆用高压水进行膜表面的冲刷,清洗过程回收的污水通过深度处理后再次回流反应器。
气体清洗通常使用压缩空气或氮气,将气体压入MBR 膜内部组件中,对其进行清洗。
AOMBR工艺设计中的膜模块的膜污染控制与修复策略
AOMBR工艺设计中的膜模块的膜污染控制与修复策略膜技术作为一种高效能的分离技术,在水处理领域得到广泛应用。
在AOMBR(气倒渗透膜生物反应器)工艺设计中,膜模块的膜污染控制与修复策略是确保系统稳定运行和延长膜寿命的关键因素之一。
本文将就该问题进行探讨,并提出一些可行的解决方案。
1. 膜污染的影响与类型膜污染会显著影响AOMBR系统的运行效率和处理效果。
常见的膜污染类型包括物理污染、化学污染和生物污染。
物理污染主要是指悬浮颗粒、胶体物质和沉积物等对膜表面的堆积。
化学污染包括有机物的吸附、油脂的附着和钙镁结垢等。
生物污染则是由微生物的附着、生物膜的形成和微生物代谢产物引起的。
2. 膜污染控制策略(1)预处理:合理的预处理措施可以有效减少膜污染的发生。
包括颗粒物的过滤、调节水质的pH值和离子浓度等。
此外,还可以通过加入特定的化学剂,如消毒剂和抗污染剂来控制膜污染。
(2)操作条件优化:优化操作条件有助于减少膜污染发生的可能性。
合适的通气方式、适当的温度和适宜的通水流速都能提高AOMBR系统的抗污染能力。
此外,定期的膜清洗和维护也是必要的操作。
(3)膜拆装频率掌控:合理的膜拆装频率可以减轻膜污染的程度。
过于频繁的膜拆装可能会破坏膜的结构,造成额外的污染。
因此,应根据实际情况,制定合理的拆装频率,既能保证系统的正常运行,又能减少膜污染的可能。
3. 膜污染修复策略面对已经发生的膜污染,及时的修复措施可以有效恢复膜模块的性能。
常见的膜污染修复策略包括物理清洗、化学清洗和生物清洗等。
(1)物理清洗:物理清洗主要采用机械力、超声波、水力和气力等方法来清除沉积在膜表面的污染层。
物理清洗可以去除一些较为结实的污染物,但对于一些附着较强的生物污染或化学污染效果有限。
(2)化学清洗:化学清洗是采用特定的清洗剂来消除膜表面的污染层。
常用的清洗剂包括氧化剂、酸和。
MBR工艺混合液特性及其对膜污染的影响研究
MBR工艺混合液特性及其对膜污染的影响研究摘要:MBR工艺由于其优良性能,逐渐取代传统污水处理工艺,而膜污染问题会导致MBR的高耗能,本文从MBR混合液特性的测定出发,研究了混合液特性对于膜污染的影响,为进一步的解决提供理论基础和支撑。
关键词:MBR 混合液污水处理膜污染EPS目前,我国大部分污水处理厂采用工艺为传统的活性污泥工艺及生物膜工艺。
采用传统污水处理工艺会导致高能耗、高占地面积、较差的出水水质以及大量污泥等问题的出现。
膜分离技术便是为了解决这些问题而产生的新方法,其中膜生物反应器(MembraneBioreactor,MBR)工艺技术最受关注[1-4]。
为了解决膜污染的问题,必须首先对MBR工艺的污泥混合液特性进行研究,进而发现其特性对于膜污染的影响,为进一步的解决提供理论基础和支撑。
1MBR工艺MBR工艺,其本质是是膜分离技术与生物反应器的结合,采用膜分离代替了传统工艺中的二沉池,利用微生物实现对污染物质的降解,利用渗透膜完成对对污染物质的分离。
由于膜的截留作用使生长缓慢的微生物得以保存并繁殖生长,这进一步扩大了MBR工艺的应用范围。
MBR工艺的主要特点如下:(1)使用膜组件替代了沉淀池,直接浸入生化池,混合液采用膜过滤,保证了出水中无悬浮物,混合液中的大分子物质、细菌、病毒同时被截留,大幅提高出水水质的生物安全性(2)膜的截留作用可避免有效微生物菌群的流失,有利于有机污染物的进一步降解,并解决了传统工艺中存在的污泥膨胀问题。
由于MBR的泥水分离不再依靠污泥的重力沉降,从而避免了对出水水质和生物处理系统的影响。
(3)标准化、系列化的膜组件设计根据实际进水量进行调整组件数量,便于扩容和维护。
MBR便于实现从进水到出水的自动控制,从而提高了系统的稳定性。
(4)采用MBR工艺的剩余污泥量比传统工艺减少了2/3,污泥性质较为稳定,可以不进行污泥消化而直接脱水,降低了污泥处理的费用和二次污染的威胁。
MBR工艺膜污染影响因素及其减缓措施
MBR工艺膜污染影响因素及其减缓措施p2、膜污染机理膜污染是由于被处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学作用,或因浓度极化使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度,以及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的变化现象。
膜污染可以通过几种物理化学机制和生物机制产生,并且通过浓差极化而使污染加重。
根据产生机制,膜污染分为两类:物理化学污染和生物污染。
其中,物理化学污染一般由进水中的蛋白质和胶体(颗粒)物质引起;而生物污染一般由微生物引起。
对于好氧MBR活性污泥过滤系统中,一般公认的主要污染物是细胞产生的胞外聚合物(EPS)。
这就是通常所说的膜生物污染。
膜生物污染一般可分为两个阶段:第一阶段是微生物(包括各种细菌和微生物)通过向膜面的传递(可以通过扩散、重力沉降、主体对流)而能动地积累在膜面上形成生物膜。
第二阶段是生物膜积累到一定程度,引起膜通量的明显下降。
3、膜污染影响因素3.1 膜的本身特性膜的特性包括膜的材料、孔径大小分布及其物化性质(包括膜面的亲水性、疏水性等)。
因此在选择膜的类型时,必须考虑其防污染特性。
3.2 料液成分及性质反应器中混合物成分会直接影响到膜的污染程度和使用寿命,如无机成分中的铁盐会沉积在膜丝上,另外油污对膜的污染影响也很大。
所以膜处理需要较好的预处理,以除去对膜污染影响较大的成分。
在膜生物反应器中,污泥浓度、pH值、泥水混合液的粘度及菌胶团的大小、特性等都会对膜污染产生直接影响。
3.3 微生物污染超滤膜在处理过程中,会生成生物膜,虽然这样提高了有机污染物的处理效率,但是也不可避免的带来了微生物污染。
因为膜面和膜内的微孔中有微生物所需的营养物质,因而会有大量微生物滋生。
3.4 溶解性有机物。
这些有机物来源于微生物的代谢产物,它们可在膜丝表面形成凝胶层,也能吸附在膜丝的微孔表面而堵塞孔道。
通过对膜污染的宏观观察、微观观察及对进水成分的分析,发现处理城市污水影响较大的是料液成分和微生物。
MBR工艺中膜污染现象及其防护措施探讨
第12卷 第3期 中 国 水 运 Vol.12 No.3 2012年 3月 China Water Transport March 2012收稿日期:2012-01-22 作者简介:杨 龙(1981-),男,北京碧水源科技股份有限公司,从事水处理工艺设计工作。
MBR工艺中膜污染现象及其防护措施探讨杨 龙(北京碧水源科技股份有限公司,北京 100000)摘 要:膜生物反应器(MBR)应用于各种污水的处理领域。
与传统或性污泥法相比,MBR具有出水水质好、占地面积小、污泥产量少等特点。
但存在膜污染问题,因此,研究膜污染的机理和影响因素以及其防护措施具有十分重要的意义。
关键词:MBR;污水处理;膜污染;机理 中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2012)03-0260-02 一、膜污染的机理 研究表明,膜污染的发展可分为不同阶段。
在恒定通量操作条件下,MBR中膜污染存在“缓慢积累”和“急速发展”两个阶段。
在这两个过滤阶段之前,还存在一个初始调节期。
1.初始调解期污染阶段在运行初期,膜面与混合液中的聚合物和溶解性有机物之间会发生黏附、电荷作用、孔内堵塞等。
即使在通量为零的条件下,胶体和有机物也会发生被动吸附,过滤开始后,大分子在剪切力和扰动力的作用下脱离膜表面,留下较小的生物絮体或聚合物。
靠近膜表面的微生物更易附着在膜表面,并对下阶段污染产生影响。
小于膜孔径的颗粒物质会在膜孔中吸附,通过浓缩、结晶、沉淀及生长等作用使膜孔产生不同程度的堵塞。
2.缓慢积累阶段第一阶段后,在膜面会形成沉积层。
膜面污染层划分为三个层次:最外层膜阻力最小,多孔结构明显,透水能力强;中间层较外层膜阻力升高,空隙率降低,呈凝胶态;底污染层紧密覆盖于膜面,结构密实,空隙率低,透水能力最小。
膜过滤阻力的增加主要由于滤饼层的积累造成的。
胞外聚合物(EPS)不仅在膜表面积累,也会在膜孔中积累,膜表面的EPS会直接改变沉积层的孔隙率和结构,并与细微颗粒一并沉积并吸附在膜表面,形成黏性很强的凝胶层。
MBR系统中膜污染状况的研究
计算 , 胶体和溶解物在膜污染中起到约 7 % 的作用 。胶体混合 液 5
粘度 的上升将会影 响到膜表 面的流 动状况 , 减弱 湍流传质 , 而 进
聚丙烯氰 ( P ) 偏氟 乙烯 ( V ) 聚偏氟 乙烯 ( V F 等 , PC 、 PF 及 P D ) 在选
择膜材料 时应从 材料 的强 度 、 热稳 定性 、 学稳 定性 、 化 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
作用 , 从而产生冲击作用来擦洗膜表 面 , 清除污泥颗粒 。
3 4 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 ( N) 醋 C 、 酸纤维 素( A) C .A混 合膜 、 乙烯膜 ( E 、 C 、N C 聚 P ) 聚丙烯 膜 ( P 、 P )
) 力增加 , 妨碍 了膜表面上物质 的溶解 与扩散。从 而导致膜通 量与 在膜表面的增厚 而引起 的膜 污染 有关 。2 间歇操 作。膜污染 是 由于污染物附着/ 沉积的速率和脱离速率不 同引起 的。在 间歇操 分离特性 的不可逆变化现象 , 广义 的膜污染还 包括 由于浓差 极化
导 致 凝胶 层 形 成 的可 逆 变 化 现 象 。
作运行下 , 混合液不 断通过 膜过滤形 成过 滤液 , 此时存 在一个从
反应器指向膜表 面的流速 使混合液 中的悬浮 固体向膜表 面运 动, 并在膜表面沉积 。3 合理 曝气 。在 MB ) R中, 曝气的 目的除了
2 膜污 染的影 响 因素
膜污染除 了与膜本身材质与组 件形式有关外 , 还有许 多重要
为微生物供 氧以外 , 还使上升的气 泡及其产生 的紊动水流清洗膜 影响因素。1 污泥 浓度 ( S ) ) ML S 。污泥浓度 过低 时 , 性污 泥对 表面和阻止污泥 聚集 , 活 以保 持膜通 量稳定 , 因此曝气 量较 高。一 溶解性有机物 的吸附和降解能力减弱 , 使得上 清液中溶解性 有机 般气水体积 比为 1: ~3 : , 5 1 0 1 明显高于传统处理工艺 。曝气对膜 物浓度增加 , 而易被膜 表面吸 附形成凝胶 层使 过滤阻 力增加 , 表面的清洗作用在于 : 污泥上流和气泡混合在膜表 面产生错流 从 使 膜通量因而下降。当污泥浓度过高 时 , 污泥在膜表 面沉积形成 较 厚的污泥层 , 导致过滤 阻力升高和膜通量 下降。2 胶体 、 ) 溶解物 。 MB R内胶体与溶解物在膜污染中起到重要作用 , 阻力 系数 是总 其 污泥( 包括 s 、 s 胶体 、 溶解物 ) 阻力系数的 1 。以过膜 的水阻力 0倍
0366.MBR中微生物对膜污染的影响
MBR中微生物对膜污染的影响水资源与环境问题越来越受到人类社会的重视,尤其是面对水资源短缺问题,污水再生回用成为解决水问题的关键所在。
但传统污水再生处理工艺存在着出水水质不达标、占地面积大、稳定性差等一系列问题。
随着对污水处理要求的不断提高,开发出更加先进的废水处理工艺,已经迫在眉睫。
MBR系统适应这一需求,应孕而生。
近年来,MBR 系统已经广泛应用于污水处理,其处理效果也明显优于传统的活性污泥法。
1引言膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的污水处理工艺。
MBR具有较高的生物降解效率和较低的污泥产率,占地面积小,硝化能力强,出水水质稳定等特点。
另外,在膜生物反应器中,原污水中的各种可溶解和难分解的有机物质,以及微生物产生的代谢产物,可以分别保留在生物反应器内,从而提高了出水水质。
MBR系统是一种新型的高效生物处理技术,特别是它在废水资源化及中水回用方面存在巨大的潜力,受到了国内外的普遍关注。
但是由于存在膜污染和膜组件替换带来的影响等方面的问题,使其运行成本和费用大幅度提高,从而阻碍了该技术的广泛推广和应用。
2膜污染的影响因素MBR运行一段时间以后,随着膜内表面微生物的滋生和膜外表面污染层的附着,膜组件会被污染物堵塞,膜通量逐渐下降,直至不再出水。
膜污染问题缩短了膜的使用寿命,导致了泵的抽吸水头增大和曝气量的增加,是造成MBR能耗较高的主要原因。
因此研究MBR运行过程中膜污染的发生机理,对MBR系统加以改进,以达到有效降低和控制膜污染的目的,此举对维护MBR工艺运行性能、确定工艺费用、指导工艺的放大设计具有重要的现实意义。
2.1膜污染的成因当前,对于膜生物反应器的研究主要集中在膜污染上,相关研究表明,膜污染物质的积累过程分为两步:(1)初期污染:由于浓差极化造成初始膜通量下降,混合液中溶解性物质造成膜保留侧溶质的积累,产生较小渗透能力的膜面表层。
(2)长期污染:由于溶质吸附和粒子沉积造成膜表面溶质浓度较高,导致凝胶层在膜表面形成,胶体粒子迁移至膜表面,从而形成沉积,减小了水力渗透性和膜通量。
MBR的膜污染机制与可持续操作原理
二、MBR膜污染缓解技术
2、改善混合液特性:通过投加药剂、改善混合液的物理和化学性质,可以减 少污染物在膜表面的附着。例如,投加混凝剂可以使悬浮物发生絮凝,减轻膜污 染;使用活性炭等吸附剂可以去除有机物,降低膜表面的污染负荷。
二、MBR膜污染缓解技术
3、强化生物反应:通过优化微生物种群结构,强化生物反应,可以降低膜污 染。例如,增加硝化细菌等自洁性微生物,可以提高系统的硝化能力,减少有机 物和氨氮在膜表面的沉积。
1、膜污染原因:膜污染主要由污水中难以降解的有机物、无机物和生物质附 着在膜表面,造成膜通量的下降。此外,污水中存在的微生物群落和微生物附着 在膜表面生长,也会导致膜污染。
二、膜污染机制
2、膜污染分类:根据污染物的性质,膜污染可分为有机污染、无机污染和生 物污染。有机污染主要由大分子有机物造成,无机污染主要由无机盐和金属离子 造成,生物污染主要由微生物及其代谢产物造成。
MBR膜污染解析
MBR膜污染解析
MBR膜污染主要由以下原因导致:一是废水中的悬浮物、胶体、微生物等颗粒 物在膜表面沉积,形成一层滤饼层,阻碍了膜的渗透;二是某些有机物和无机物 在膜表面或孔内吸附,导致膜孔堵塞;三是微生物在膜表面生长,形成生物垢,
MBR膜污染解析
进一步降低膜的透过性能。这些因素相互作用,使得MBR膜污染呈现出复杂的 特性。
一、MBR膜污染的成因与影响
一、MBR膜污染的成因与影响
MBR膜污染主要由两大因素引起:一是膜表面的吸附作用,二是微生物在膜表 面的生长。这些污染物可能导致膜通量下降,增加能耗,缩短膜的使用寿命,从 而影响MBR系统的稳定运行。
二、MBR膜污染缓解技术
二、MBR膜污染缓解技术
1、优化运行参数:通过调整曝气量、水力停留时间等运行参数,可以有效降 低膜污染。合理的曝气量可以提供足够的氧气,促进生物活动,减少微生物在膜 表面的附着;适当的水力停留时间则有助于保持系统稳定,防止悬浮物在膜表面 沉积。
MBR中膜污染的影响因素和解决方法
MBR中膜污染的影响因素和解决方法
一、影响膜污染的因素
MBR在持续运行的过程中,污染物会不断在膜组件中沉积,造成膜堵塞形成膜污染。
而影响膜污染的因素可划分为 3类:
(1)膜组件:膜材料、膜孔径、膜构造
(2)操作条件:错流与紊流,压力
(3)污泥混合液特性
二、膜污染的解决方法
要从优化改进膜组件、改变悬浮液特性、降低入膜活性污泥混合液质量浓度和膜上污染物的脱落清除四方面入手。
1、优化改进膜组件
膜组件的优化设计应充分考虑膜组件的放置方式与水力形态的关系、中空纤维膜的管径与长度的关系两方面。
有试验表明:没有曝气时膜丝横向放置优于轴向,有曝气时轴向放置效果更好;膜丝直径试验结果表明:在错流系统中,无论是否曝气,细膜丝均优于粗膜丝;通过模型计算得到当膜丝长度为0.5-3m时,适宜的膜丝内径为0.2-0.35mm时,活塞流可有效提高膜通量。
2、改变悬浮液特性
膜污染物主要来自于活性污泥混合液,对其进行预处理,改变其过滤特性,可有效降低和减缓膜污染。
具体方法可向生物反应器中加入少量絮凝剂,使细小微粒发生絮凝和凝聚,减少其在膜面沉积。
3、降低入膜活性污泥混合液的浓度
具体方法可向生物反应器中加入填料,使悬浮微生物在填料上附着,这样既能加快微生物对污染物的分解速率,又可有效降低入膜活性污泥混合液浓度,或控制膜的工作通量低于临界通量,延缓污染物在膜上的沉积速率,延长膜的寿命,控制膜污染。
4、膜上污染物的脱落清除
设置曝气装置增大曝气量,在膜表面产生水流剪切作用,引起膜组件附近膜丝振动,加速膜表面沉积污染物的脱落;当膜污染达到一定程度时,要对膜组件进行清洗,保障系统的正常运行,常用的清洗方法有水力清洗、化学清洗、超声清洗。
论MBR中微生物对膜污染的影响
高 生物对膜 污染 的影 响
( 口市环境保 护科 学研 究所, 营 辽宁 营口 15 0 ) 10 3
摘 要: 生物反应 器技术是一种新型污水处理技术 , 术通过膜的高效截 留作用, 膜 该技 使反 应器维持很 高的污泥浓度 , 从而降低 了污泥 负 , 荷 提 高了系统的处理效率 。 但是膜污染 问题限制 了膜生物反 应器在 污水处理领域 的广 泛应 用, 而对 于膜 污染机理 尚在深入研 究 中。 本文主要从微 生物的 角度 , 探讨微 生物性质对膜 污染的影响。
责任编辑 : 于会兰
l概 述
具有较高 的污泥浓度和污 泥停 留时间 。随着污 影响膜 通量的根本 因素。如果 污泥 絮体 附着数 泥浓度 的增加 , 活性污泥更容易在膜表面沉积 , 量极少 的丝状物 , 它们体积会很小 , 而引起 则 从 从 而加快 了膜污染速度 , 导致膜过滤阻力增加 , 严 重的膜孔堵塞 ;而如果这些 絮体 附着 的丝 状
关 键 词 : 生 物 ; 生 物 反 应 器 ; 污 染 ; 泥 浓度 微 膜 膜 污
进 而降低 了膜通量 ; 同时 , 污泥浓度升 高 , 污泥 物很多, 就会在膜表面形成不透水 的泥饼层 。 过 膜生物 反应 器是一 种高效 膜分 离技术 与 粘度也 随之升高 , 通量也会减小 ; E S 的大 膜 再者 , 反应 多 的丝状 菌很容易导致 胞外聚合物 ( P ) 活性污泥法相结合的污水处 理工艺 。 B M R具有 器 内污泥浓度过高 , 还会造成污水粘度增大 , 影 量 滋生 ,从 而产 生低的 Z T E A电位和较强的疏 较高的生物降解效率 和较低 的污泥产 率 ,占地 响氧气 的传质效率 。因此要对反应器内污泥浓 水性 。 因此会引起膜污染。 丝状茵与膜表面污染 附着形式密切 相关 。 菌 丝状 面积小 , 硝化能力 强 , 出水水 质稳定 等特点 。另 度进行严格控制 ,污泥浓度过高或者过低都会 物形成过程及结构 、 外, 在膜生物 反应器 中, 原污水 中酌各种可溶 解 对出水水质产生不 利影响。 以黏着 、 穿透膜材料等固定 形式 , 增加膜 表面污 和难分解 的有机物质 ,以及微生物产生 的代谢 2 .胞 外聚合物对膜 污染 的影 响 .2 2 染物 的附着强度。立体 网状结构形式 的丝状 菌 产物 , 可以分 别保 留在生物反应器 内, 从而提 高 胞外聚合物 ( P ) E S 在污泥 处理系统 中对污 对膜表面污染物的形成、污染物 的结构具有重 了出水水质 。 R系统是一种新型的高效生 物 泥的絮凝性 能、 降性 能、 MB 沉 脱水性 能以及 重金属 要作用 ,严重影响膜生物反应器 的处理 能力及 处理技术 ,特别是它在废水资源化及 中水 回用 吸附性能产生很大影 响。胞外 聚合物是微 生物 膜清洗的效率。 由此我们得知 , 当污泥絮体中附 方 面存在 巨大 的潜力 ,受到 了国内外 的普遍关 在一定 环境 条件下 , 在其代谢过程 中分泌 的包 着适 当数量的丝状 菌时有利于膜 的渗透性 。 注。但是 由于存在膜污染和膜组件替换带来 的 围在 微生物 细胞壁外 的多 聚化合物 , 主要物 其 3结 论 影 响等方 面的问题 ,使其运行成本和费用大 幅 质为蛋白质 和多糖 。胞外 聚合物不但可 以在膜 引起膜污染的主要 因素是污 泥,污 泥浓度 度提高 , 阻碍 了该技术 的广泛推广和应用 。 生物 反应器 内积累 , 从而 而且会在膜表 面积 累 , 从而 过多或者过少都会 使膜产 生污染 。在膜生物 反 2 膜污染的影响因素 引起混合液粘度和膜过滤阻力 的增加 。膜表面 应器运行 中 , 存在一 系列最佳值 , 如经济曝气强 经济曝气量 、 临界污泥浓度等 。在这一系列 M R运行一段 时间以后 , B 随着膜 内表面微 的胞外 聚合物 直接 改变 沉积层 的孑 隙率 和结 度、 L 生物 的滋生和膜外表面污染层 的附着 ,膜组件 构 ,胞外聚合物和细微颗粒一并沉积并 吸附在 最佳值的状态下运行 ,膜生物反应器能达到最 形 H a g 等 佳的处理效果 , 能降低膜污染 的程度 , 长 并且 延 会被污染物堵塞 , 膜通量逐渐下降 , 直至不再 出 膜表 面 , 成粘结性很强 的凝胶 层 , und 水 。 污染 问题缩短 了膜的使用寿命 , 膜 导致 了泵 人发现胞外 聚合物浓度 每增加 5 mg , 0 e 膜通量 膜 的清洗周期和膜 的更换时间 ,从而降低 了膜 L 降低了成本。 但应该指 出的 的抽吸水 头增 大和曝气量的增加 , 是造 成 M R 减小 7 % ; 种生物状 态 的活性 污泥 中 , B 0 各 胞外 生 物反应器 的能耗 , 能耗较高 的主要原因 。 因此研究 M R运行过程 聚合物含量和膜污染之间存在线性关系 ,并且 是 , B 在实际运行过程 中, 很难使 以上各种运行参 中膜污染 的发生机理 ,对 M R系统加以改进 , 胞外 聚合物 中蛋 白质 和糖类 的比例不 同,超滤 数都处于最佳状态 。 B 从微生 物角度对膜污染进行研究将逐渐成 以达到有效降低和控制膜污染的 目的 ,此举对 的膜通量也不 同,膜通量随着蛋 白质 比例 的增 维护 M R工艺运行性 能 、 B 确定工 艺费用 、 导 加而减小 。胞外聚合物过高或过低都会加剧膜 为研究 的热点 , 指 胞外 聚合物 (P ) E S 和溶 解性 微 S ) 可 工艺的放大设计具有重要的现实意义。 污染 , 因此存在一个最佳胞外聚合物浓度 , 使污 生 物产物 ( MP 对膜 污染有重 要影 响 , 以通 过 调 节 固体 停 留时 间 ( T 、水 力 停 留 时间 S ) R 21膜污染的成因 . 泥过滤性能最佳 。 当前 , 对于膜生物 反应器的研究 主要集 中 223溶解性有机物产物对膜污染的影响 ( R )负荷来 控制微生 物特性 , ._ H T、 进而缓解膜污 丝状菌过 多或者过少都会对膜产生污染 , 引 在膜污染 上 , 相关研 究表明 , 污染物质 的积 累 膜 近年来 , 解性有 机物 产物 ( M ) 膜污 染 。 溶 S P对 过程分为两步 : 染的贡献越来越得到重视。以腐殖质、 多糖 、 蛋 起泥饼层 的形成和膜孔的堵塞 ;同时丝状菌过 引起污泥膨胀 , 会使胞外 聚合物 大量繁 殖 , 2 .初期 污染 : .1 1 由于浓差极化造成 初始 膜 白质等 物质为主要成 分的溶解性 微生物 产物 , 多 , 通量下降 ,混合 液中溶 解性物 质造成膜 保留侧 主要产生于微生物的基质分解过程和内源呼吸 也会对膜污染造成影响。 溶质的积 累 , 产生较 小渗透 能力 的膜 面表层 。 过程 ,其中高分子物质的含量较高且 可生物降 在今后 的研究 中应该更加注重对 于膜 污染 因此 , 在膜生 物反应器 中会产生积 累 。 控制 的研究 ,在理解污染机理的基 础上 对膜污 21 长期 污染 : .2 . 由于溶质 吸附和粒子沉 积 解性差 , 并 造成膜表 面溶质浓 度较 高 , 导致凝胶层在膜 表 溶解性微生物产物极易堵塞膜孔 , 容易沉积 染进行防治 ,最大程度上降低膜 生物反应器的 面形成 , 胶体粒 子迁移 至膜表面 ,从而形成沉 在膜表面形成凝胶层 ;溶解性微生物产物的过 成 本 。 参 考 文 献 积, 减小了水力渗透性和膜 通量 。 高积累不仅有可能降低膜过滤出水的水质稳定 1娄全 生. 水污 染治理新 工艺与设计[ . M] 北京 : 目 , 前 对于膜污染 的形成机理 , 众说纷纭 。 性 , 而且有 可能影 响污泥活性 , 严重的膜污 f1 引起 但是对于影 响膜污 染的因素 , 归纳起来 主要有 染。 膜生物反应 器中的 S P M 主要 由微生物代谢 海 洋 出版 社 . 2三 废 【 北 M1 以下几个方 面 : 微生物特 性、 运行条 件、 的结 及细胞破碎释放 的 E S 膜 P 等物 质 , 或者称 之为溶 『] 废 处 理 工 程 技 术 手 册 ( 水 卷 ) . 京 : P, 00~10 0 化 学 工业 出版 社 . 、 000 构性质等。本文 主要从微 生物性 质对膜 污染 的 解性 E S 其 分子量分 布一般 在 10 3江 水 M】 北 影 响方面进行探讨 。 左右 。研究 表 明, S S P之 间呈显著 正相 f1 大翠 . 处 理 新技 术 及 工 程 设 计 [ . 京 : E 与 M P 2 微生物性质对膜污染的影响 . 2 关, E S浓度 的增 大。 P 随着 P S 急剧增加 。 M 因此 , 化 学工业 出版社. 2 .污泥浓度对膜污染 的影响 .1 2 ES P 是引起反应器内 S P累积 的决定性 因素 。 f 张 自 排 水工程 ( M 4 1 杰. 第三版 ) 】 【. M 北京 : 中国建 筑 工 业 出版 社 . 膜 生物反应器运行过程 中 , 膜污染物质来 2. .4丝状 菌对膜 污染 的影 响 2 5 ] 水处理 工程师手 册【 】 M . : 学工 北京 化 源于污泥混合液 , 其成分 主要包括微生物菌群 丝状菌对膜污染 也有很大的影 响 ,在污泥 【 唐 受印. B 及 其代谢产物 , 水 中的有 机大分子 、 分子 , 絮体 中丝状 菌数量过多或 者过少 对 M R系统 业 出版 社 . 废 小 溶 解性物质 和固体颗粒 。上述物质对膜通量产 的运行 都能产生 不利影 响。这是 因为丝状 菌的 生很 大影 响。 由于膜 的截留作 用 , 反应器 内污泥 密度对活性污泥性质影 响很 大 , 而这些性 质是
膜生物反应器(MBR)处理废水的研究进展
膜生物反应器(MBR)处理废水的研究进展膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)是一种将生物反应器(Bioreactor)和微孔膜技术相结合的废水处理技术。
随着环境保护和水资源的日益紧张,MBR技术在废水处理领域得到广泛应用,其独特的优势和潜力也得到了广泛关注。
本文将对MBR处理废水的研究进展进行综述,并探讨其在实际应用中的优势和面临的挑战。
首先,我们将从MBR工艺的原理入手,解释其废水处理的基本原理。
MBR技术是通过将微生物反应器和微孔膜膜分离技术结合起来,实现废水的高效生物降解和固液分离。
MBR系统中的微生物通过对废水中的有机物和污染物进行降解和转化,实现污水的净化。
同时,通过微孔膜的过滤作用,将固体颗粒和微生物截留在反应器内部,从而实现固液分离和净水的提纯。
MBR工艺既能够有效去除悬浮颗粒、悬浮物和胶体物质,又能够高效去除溶解有机物和微生物,具有较高的除菌效果和良好的处理效果,是一种高效、节能、环保的废水处理技术。
其次,我们将介绍MBR技术在废水处理领域的应用情况。
MBR技术因其优良的处理效果和广泛的适用性,被广泛应用于城市生活污水、工业废水、农村污水和海水淡化等领域。
在城市生活污水处理方面,MBR技术能够有效去除COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量),降低氨氮和总氮的含量,同时去除悬浮颗粒和微生物,使处理后的污水满足排放标准。
在工业废水处理领域,MBR技术可以应对各种有机和无机污染物的去除,处理效果稳定可靠。
在农村污水处理方面,MBR技术可以实现农村分散污水的集中处理,有效改善农村环境。
此外,MBR技术在海水淡化、水回用和水资源回收利用等方面也有广泛应用。
然后,我们将探讨MBR技术在实际应用中面临的挑战。
首先是膜污染问题。
由于MBR系统采用了微孔膜进行固液分离,膜的堵塞和污染是一个常见的问题。
膜污染会降低膜的通量,增加系统的运行成本。
因此,膜污染的控制和防治是MBR技术发展中的重要挑战之一。
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采用如图 1 的实验装置,反应器有效容积为 0.8 m3。该装置能模拟 MBR 产水运行和反冲洗过程,产
图 1 实验装置 Fig.1 Schematic diagram of test device
收稿日期:2014-04-02 作者简介:计根良(1980-),男,博士,研究方向为膜与膜材料;电子邮件:geegl@
经过 3 个月的正常运行,该 MBR 系统膜污染控制效果显著。
关键词:MBR;膜污染;影响因素;曝气强度;抽停时间比
中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A
文章编号:1000-3770(2014)06-0090-003
随着城市规模的不断扩大和现代化工业迅猛发 展,城市生活污水和工业废水排放不断增加,水环境 日趋恶化,水资源危机日渐严峻。根据再生水协会的 一项统计,仅在美国,市政污水处理厂处理的污水就 以每年 15%的速度增长。此项数据还未计算工厂内 部废水再生处理,但是根据设备供应商的估计,世界 污水处理正以每年 15%~20%的速度增长。
为简化实验过程,仅记录运行开始时的 TMP1 和运行结束时的 TMP2,并近似认为压差上升与时 间呈线性关系,结果见表 2。
表 2 不同抽停时间对跨膜压差上升速率影响
Tab.2 The effect of different on/off ratio time on
21.0
transmembrane pressure rise rate
计根良等,MBR 系统运行条件对膜污染影响研究
91
水电磁阀和反洗电磁阀采用 PLC 自动控制。实验所
ÁÂ 用MW10b型膜组件采用上海沛杰过滤技术有限公
司自主研发生产的 PVDF 复合型中空纤维超滤膜作 为膜材质,膜孔径为 0.03~0.05 μm,膜内外径为 Φ2.2/Φ1.9 mm,单个膜组件有效过滤面积 10 m2,采 用两端集水方式,2 个膜组件并行排列,总过滤面积 达 20 m2。反应器内设置曝气管路,曝气强度可调节。
30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 d
图 4 系统运行数据 Fig.4 System running data
目前膜组件通量维持在 30 m3/h,由图 4 可知,
TMP 由初始 19 kPa 上升至 22 kPa。由此可见,优化
摘 要:膜生物反应器(MBR)是一种新型高效的污水处理工艺,但 MBR 中膜污染问题限制了该技术的大规模推
广应用。从 MBR 系统运行条件入手,通过实验方式定性分析了曝气强度强弱、抽停时间占比与膜污染的关系。实验
得出对应工况下,最佳曝气强度为 0.4 m3/(m2·h)和最佳抽停时间比 4:1。最后,将优化的运行条件应用于工程实际,
[2] Defrance L, Jafrln M Y, Gupm B, et al. Contribution of various constituents of activated sludge to membrane bioreactor fouling[J]. Bio-resource Technology,2000,73:105-112.
上升速率影响很大。停抽时间占比增大,TMP上升速 率逐渐降低。从工程经济考虑,停抽时间占比不能无 限制增大。实验对应工况下,最佳抽停比约为 4:1。
将实验得出的最佳曝气强度和最佳抽停运用于 江苏某污水处理厂 MBR 系统,经过 3 个月正常运 行,系统TMP由初始 19 kPa上升至 22 kPa。说明优化 的 MBR 系统运行条件对膜污染控制效果显著。
曝气强度和抽停时间比对控制 MBR 系统膜污染效
果显著。
3结论
结果表明,在一定范围内,曝气强度的增加,TMP
上升速率逐渐减低;但过高的曝气强度反而导致
TMP 上升速率逐渐升高,膜污染加速。实验对应工况 下,最佳曝气强度应该设置为 0.4 m3/(m·2 h)左右。
相同运行周期情况下,抽停时间比对跨膜压差
膜生物反应器(MBR)是一种新型高效的污水 处理工艺,它巧妙融合生物处理技术和膜分离技术, 与传统活性污泥法相比,该技术省掉二沉池,占地面 积小,同时,活性污泥浓度可以大大提高,水力停留 时 间(HRT)和 污 泥 停 留 时 间(SRT)可 以 分 别 控 制,操作简便。因此,MBR 技术在市政污水和工业废 水回用再生处理中得到广泛应用。但是,MBR 系统 运行过程中存在的膜污染问题会导致膜通量下降, 膜寿命缩短,甚至影响产水水质。有研究表明,膜污 染问题还会导致 MBR 运行能耗上升,很大程度上 限制了 MBR 的应用[1-5]。
本文结合自身实际,在江苏某市政污水处理厂 MBR 中试项目中有针对性的探究若干膜污染控制 方法。由于膜材料性质和污泥混合液性质等参数已 经设定,本文主要从曝气强度和抽停时间比等运行 条件着手研究,探究合理的曝气强度和抽停时间比, 减缓膜污染速率。
1 实验部分
1.1 实验条件 该污水处理厂为当地生活污水回用处理服务,
即 TMP 上升速率,结果如图 3 所示。
抽时间占比增大,TMP 上升速率逐渐降低。工况 4~
由图 3 可知,当曝气强度在 0.12~0.4 m3/(m2·h) 6,TMP 上升速率变化已经趋于平缓。因此从工程经
之间变化时,TMP 上升速率逐渐减低;当曝气强度 济考虑,工况 4 的抽停时间是最合理经济的,即该系
在 0.4~0.68 m3/(m2·h)之间变化时,TMP 上升速率 统工况下,抽停比约为 4:1。
逐渐升高。曝气量的增加能提升膜面错流速率,加快 2.3 工程应用
污染物从膜表面脱离。但曝气强度过高产生过强的
对江苏某污水处理厂污染严重的新增 MBR 膜
剪切力会导致污泥絮体颗粒破碎、尺寸变小,并释放 组件进行物理清洗和化学清洗恢复通量后,将实验
[5] Witzig R, Manz W, Rosenberger S, et a1. Microbiological aspects of a bioreactor with submerged membranes for aerobic treatment of municipal wastewater[J].Wat Res.,2002,36:394-402.
1
15
2
14
3
13
4
12
5
11
6
10
0
19
30
5.25
1
20
27
3.5
2
20.5
26
2.75
3
20.5
24
1.75
4
21.5
2表 2 可知,相同运行周期情况下,抽停时间比 对 TMP 上升速率影响很大。工况 1 连续出水,TMP
对图 2 中 5 条曲线进行线性回归得到其斜率, 上升速率高达 5.25 kPa/d,膜污染十分严重。随着停
工况
1 2 3 4 5
曝气量 /(m3·m-·2 h-1)
0.12 0.26 0.40 0.54 0.68
经过相同运行时间之后,TMP 随曝气强度变化
ÁÂÃÄÅÆ情况如图2所示。
TMP kPa
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
1
2
3
4
5
图 3 不同曝气强度下压差上升速率 Fig.3 Pressure rise rate under different aeration intensity
20.5
工况
抽吸时间 / 停抽时间 /
min
min
TMP1/ kPa
TMP2/ kPa
TMP上升速率 /(kPa·d-1)
20.0
19.5
19.0 0
Fig.2
10 20 30 40 50 60 min
图 2 TMP 随曝气强度变化
TMP changing with aeration intensity
STUDY ON THE INFLUENCE OF MBR SYSTEM OPERATING CONDITIONS ON MEMBRANE FOULING
Ji Genliang1, Zheng Honglin2, Zhou Yong2 (1.Shanghai Peijie Filtration Technology Co.Ltd., Shanghai 200335, China; 2.Hangzhou Water Treatment Technology Development Center, Hangzhou 310012, China ) Abstract: Membrane Bioreactor (MBR) is a new and efficient wastewater treatment process, but the fouling restricts the large-scale popularization and application of the technology.This paper qualitativelyanalyze the relationship between the membrane fouling and theoperation conditions of MBR system such as the aeration intensity andon/off ratiothrough the experiments.The experiments put forward the best aeration intensity is 0.4 m3/(m2·h) and the best on/off ratio is 4:1. Finally, the optimal operating condition is applied to the engineering practice. After three months of normal operation, the effectofmembrane fouling controlling is remarkable. Keywords:MBR; membrane fouling; influence factors; aeration intensity; on/off ratio