膜生物反应器工艺
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利用浸没式中空纤维 膜生物反应器的横向
振动控制结垢
陈超 化学工程 10011316109
目录
1 234
背景
研究内容与方法 技术路线 预期的目标
01
背景
MBR
1.1 背景
水是人类生存的根本,是人类经济发展和社会进步的生命 线，是实现可持续发展的物质基础。在世纪的今天，水资源 问题已经成为全球资源环境的首要问题，直接影响、制约着 人类社会的生存和发展。
02
研究内容 与方法
MBR
2.1 材料与方法
在实验中使用两种类型的膜模块（模块I和II）： 模块I用于短期试验，模块II用于短期和长期试验。
模块Ⅰ是有一个5×5的膜纤维束， 长度为18厘米，纤维间距为5毫米。
模块II可以容纳多达200个纤维（排列 成5行，每行有40个纤维）。
MBR
2.2 实验装置
2.3 分析方法
对于长期试验，MLSS和MLVSS的浓度根据标准方法进行定量以及测定COD。 通过离子色谱测量由NO3-N表示的氮浓度。如一些报道表示，已经发现SMP和EPS对 膜过滤性能具有显着影响。碳水化合物和蛋白质是主要的SMP和EPS组分，并且监 测它们在长时间测试中的浓度以量化在膜振动下的生物效应。将来自反应器的收获 的混合液的样品在4000rpm离心10分钟以分离上清液和污泥。上清液在用0.45μm乙 酸纤维素膜（CA，Fisher Scientific）过滤后，被认为是SMP。然后将污泥用相同体 积的Milli-Q水重悬，并置于80℃的水浴中30分钟，之后将样品以4000rpm离心10分 钟，上清液通过0.45μmCA膜过滤，渗透物被认为是EPS。分析SMP和EPS两者的碳 水化合物和蛋白质级分。碳水化合物和蛋白质通过苯酚-硫酸法（使用葡萄糖作为标 准品）和改进的Lowry法，分别使用牛血清白蛋白（BSA）作为标准进行测定。
MBR
1.2 膜生物反应器及其优点
膜生物反应器 具有以下优点：
1.出水水质好，出水经消毒后可直接回用。
2.容积负荷高、结构紧凑、占地面积小，易于实现自动化、操作管理方便。
3.以膜截留代替传统工艺中的二沉池，克服了传统活性污泥法因污泥膨胀而带来的 问题，同时实现了固体停留时间和水力停留时间的相互独立，这样在生物处理单元 中可以保持很长的污泥龄，为世代周期较长的自养菌创造生存条件，实现了传统工 艺难以达到的硝化作用。
MBR
1.5 研究背景
最近，已经提出在SMBR中使用膜振动作为膜的结垢控制的替代方案。研究了横向叶片 膜的纵向振动和凝聚剂添加以提高浸没中空纤维膜的过滤性能。
它们的有效性归 因于振动产生增强的 膜表面附近的剪切应 力，减少了来自大量 进料的污垢沉积。
比较了充气 和振动膜过滤系 统的使用。 得出
结论，振动膜过 滤相对于充气系 统在结垢控制和 能量消耗方面具 有明显的优势。
水量少
我国全部水资源总量为巧亿,位居世界第六位,但是 由于人口众多,人均占有量为,仅为世界人均占有量的, 耕地面积占有水量仅为世界平均水平的。
分布不均
同时由于我国地域辽阔,地形复杂,造成了我国水资源 在时空分布上极不均匀。占国土面积的西北干旱和半 干旱地区,水资源量只有全国的。而占国土面积的东南 部,其水资源量占全国的。而且西北干旱和半干旱地区 水资源时程变幅大,冬春少雨,夏秋多雨,造成了降水量 和径流量年际年内变化很大,更给这些地区水资源的利 用带来了困难。
MBR
1.4 SMBR的发展
具有上述优点，SMBR已 经在过去二十年被广泛采 用和研究。然而，SMBR应 用的主要挑战仍然是膜污 染，膜污染可以导致膜渗 透性的显着降低以及更频 繁的膜清洁和替换，从而 增加操作成本。
以往采用降低膜污染的方法：
已采用几种方法来减少SMBR 中的膜污染，包括（i）给水的 预处理；（ii）改善膜性能和（ iii）通过空气喷射优化流体动力 学条件。
本研究的总体可以表明，在SMBR中使用横向膜振动能够有效控制 膜污染，且可以达到社会、经济、环保效益，是将来进一步探讨的实用 和有益的技术。
两种设置都包括反 应器，振动机构和渗 透测量设备。 设置Ⅰ 使用膜组件I，这种设 置允许横向和纵向振 动，并且它主要用于 短持续时间测试。
MBR
2.2 实验装置
长时间试验在 装置Ⅱ中用模块Ⅱ 使用横向振动进行。 设置Ⅱ包括两个有 机玻璃容器，进料 罐和反应器罐，并 且流出物连接到排 出物。
MBR
03
技术路线
3.1
Part 1
操作路线
短期测试
Байду номын сангаас
技术路线
振动频率的影响 间歇振动的影响
长时间测试
横向和纵向振动之间的比较 振动和空气喷射过程的比较
MBR
3.2 数据分析与结果讨论
04
预期的目标
MBR
4.1预期目标
在本研究中通过实验研究好氧生物反应器中横向振动对SMBR的污染 控制。进行了混合液中膜过滤的短期和长期测试。
4.污泥浓度高、污泥龄长、剩余污泥少且无需消化可直接脱水处理，既减少了对外界 环境的影响，又节省了污泥处置的费用。
MBR
1.3 SMBR
浸没式膜生物反应器
浸没式膜生物反应器（SMBR）将 常规生物反应器和浸没膜组合过滤单 元一起作为处理设施。
它代表了一种用于废水处理的先进技术，它 可以节省操作空间并降低过程的能耗。生物反应 器可以完全保留细菌和生物质并且与膜组件分离 一起，也产生优异的质量效率。浸没膜补充单元 通常使用孔径小于0.2μm的超滤膜或微孔膜（UF / MF）膜。
振动控制结垢
陈超 化学工程 10011316109
目录
1 234
背景
研究内容与方法 技术路线 预期的目标
01
背景
MBR
1.1 背景
水是人类生存的根本,是人类经济发展和社会进步的生命 线，是实现可持续发展的物质基础。在世纪的今天，水资源 问题已经成为全球资源环境的首要问题，直接影响、制约着 人类社会的生存和发展。
02
研究内容 与方法
MBR
2.1 材料与方法
在实验中使用两种类型的膜模块（模块I和II）： 模块I用于短期试验，模块II用于短期和长期试验。
模块Ⅰ是有一个5×5的膜纤维束， 长度为18厘米，纤维间距为5毫米。
模块II可以容纳多达200个纤维（排列 成5行，每行有40个纤维）。
MBR
2.2 实验装置
2.3 分析方法
对于长期试验，MLSS和MLVSS的浓度根据标准方法进行定量以及测定COD。 通过离子色谱测量由NO3-N表示的氮浓度。如一些报道表示，已经发现SMP和EPS对 膜过滤性能具有显着影响。碳水化合物和蛋白质是主要的SMP和EPS组分，并且监 测它们在长时间测试中的浓度以量化在膜振动下的生物效应。将来自反应器的收获 的混合液的样品在4000rpm离心10分钟以分离上清液和污泥。上清液在用0.45μm乙 酸纤维素膜（CA，Fisher Scientific）过滤后，被认为是SMP。然后将污泥用相同体 积的Milli-Q水重悬，并置于80℃的水浴中30分钟，之后将样品以4000rpm离心10分 钟，上清液通过0.45μmCA膜过滤，渗透物被认为是EPS。分析SMP和EPS两者的碳 水化合物和蛋白质级分。碳水化合物和蛋白质通过苯酚-硫酸法（使用葡萄糖作为标 准品）和改进的Lowry法，分别使用牛血清白蛋白（BSA）作为标准进行测定。
MBR
1.2 膜生物反应器及其优点
膜生物反应器 具有以下优点：
1.出水水质好，出水经消毒后可直接回用。
2.容积负荷高、结构紧凑、占地面积小，易于实现自动化、操作管理方便。
3.以膜截留代替传统工艺中的二沉池，克服了传统活性污泥法因污泥膨胀而带来的 问题，同时实现了固体停留时间和水力停留时间的相互独立，这样在生物处理单元 中可以保持很长的污泥龄，为世代周期较长的自养菌创造生存条件，实现了传统工 艺难以达到的硝化作用。
MBR
1.5 研究背景
最近，已经提出在SMBR中使用膜振动作为膜的结垢控制的替代方案。研究了横向叶片 膜的纵向振动和凝聚剂添加以提高浸没中空纤维膜的过滤性能。
它们的有效性归 因于振动产生增强的 膜表面附近的剪切应 力，减少了来自大量 进料的污垢沉积。
比较了充气 和振动膜过滤系 统的使用。 得出
结论，振动膜过 滤相对于充气系 统在结垢控制和 能量消耗方面具 有明显的优势。
水量少
我国全部水资源总量为巧亿,位居世界第六位,但是 由于人口众多,人均占有量为,仅为世界人均占有量的, 耕地面积占有水量仅为世界平均水平的。
分布不均
同时由于我国地域辽阔,地形复杂,造成了我国水资源 在时空分布上极不均匀。占国土面积的西北干旱和半 干旱地区,水资源量只有全国的。而占国土面积的东南 部,其水资源量占全国的。而且西北干旱和半干旱地区 水资源时程变幅大,冬春少雨,夏秋多雨,造成了降水量 和径流量年际年内变化很大,更给这些地区水资源的利 用带来了困难。
MBR
1.4 SMBR的发展
具有上述优点，SMBR已 经在过去二十年被广泛采 用和研究。然而，SMBR应 用的主要挑战仍然是膜污 染，膜污染可以导致膜渗 透性的显着降低以及更频 繁的膜清洁和替换，从而 增加操作成本。
以往采用降低膜污染的方法：
已采用几种方法来减少SMBR 中的膜污染，包括（i）给水的 预处理；（ii）改善膜性能和（ iii）通过空气喷射优化流体动力 学条件。
本研究的总体可以表明，在SMBR中使用横向膜振动能够有效控制 膜污染，且可以达到社会、经济、环保效益，是将来进一步探讨的实用 和有益的技术。
两种设置都包括反 应器，振动机构和渗 透测量设备。 设置Ⅰ 使用膜组件I，这种设 置允许横向和纵向振 动，并且它主要用于 短持续时间测试。
MBR
2.2 实验装置
长时间试验在 装置Ⅱ中用模块Ⅱ 使用横向振动进行。 设置Ⅱ包括两个有 机玻璃容器，进料 罐和反应器罐，并 且流出物连接到排 出物。
MBR
03
技术路线
3.1
Part 1
操作路线
短期测试
Байду номын сангаас
技术路线
振动频率的影响 间歇振动的影响
长时间测试
横向和纵向振动之间的比较 振动和空气喷射过程的比较
MBR
3.2 数据分析与结果讨论
04
预期的目标
MBR
4.1预期目标
在本研究中通过实验研究好氧生物反应器中横向振动对SMBR的污染 控制。进行了混合液中膜过滤的短期和长期测试。
4.污泥浓度高、污泥龄长、剩余污泥少且无需消化可直接脱水处理，既减少了对外界 环境的影响，又节省了污泥处置的费用。
MBR
1.3 SMBR
浸没式膜生物反应器
浸没式膜生物反应器（SMBR）将 常规生物反应器和浸没膜组合过滤单 元一起作为处理设施。
它代表了一种用于废水处理的先进技术，它 可以节省操作空间并降低过程的能耗。生物反应 器可以完全保留细菌和生物质并且与膜组件分离 一起，也产生优异的质量效率。浸没膜补充单元 通常使用孔径小于0.2μm的超滤膜或微孔膜（UF / MF）膜。