臭氧化MBR中臭氧控制膜污染的研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)作為一種新型高效的水處理技術(shù),具有占地面積小、出水水質(zhì)好、有機(jī)負(fù)荷高、剩余污泥產(chǎn)率低、運(yùn)行啟動(dòng)快、可實(shí)現(xiàn)模塊化等優(yōu)點(diǎn)而日益受到人們的關(guān)注。然而,在運(yùn)行過(guò)程中由于膜污染存在導(dǎo)致過(guò)濾阻力不斷增加、膜通量嚴(yán)重衰減、膜組件更換和清洗的頻率增加等一系列問(wèn)題,膜污染已成為限制MBR廣泛應(yīng)用的瓶頸。因此如何控制膜污染一直是當(dāng)前研究MBR的熱點(diǎn)。
　　 臭氧作為一種高效的、無(wú)二次污染的強(qiáng)氧化劑,在膜過(guò)濾系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用。由于

2、本實(shí)驗(yàn)室在臭氧氧化同步污泥減量工藝的研究中,發(fā)現(xiàn)投加適量臭氧至MBR中能達(dá)到污泥減量,同時(shí)還能改善膜污染,因此本試驗(yàn)采用臭氧+MBR工藝來(lái)研究臭氧對(duì)膜污染的影響。主要內(nèi)容包括四部分:①膜的清水實(shí)驗(yàn)；②臭氧投加量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn)；③操作條件優(yōu)化；④在前面實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,長(zhǎng)期對(duì)比運(yùn)行MBR與臭氧化MBR兩套系統(tǒng)達(dá)175天,綜合分析臭氧控制膜污染的效果及污泥減量效果。
　　 研究結(jié)果表明:
　　 (1)膜組件1與膜組件2的膜比通量與

3、過(guò)膜壓差的關(guān)系直線的斜率分別K1=0.104,K2=0.119,數(shù)值基本相等,表明兩個(gè)膜組件相關(guān)性比較好,可比性強(qiáng),可為后續(xù)對(duì)比研究膜污染奠定基礎(chǔ)。
　　 (2)臭氧投加量為32.23mg.1-1,作用時(shí)間為1.5min時(shí),膜比通量值達(dá)到最高值0.96LMH/kPa。臭氧作用于污泥混合液后,污泥混合液的MLSS基本上呈下降的趨勢(shì),粘度變化不大。污泥中的TOC、多糖、蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度都隨著臭氧投加濃度的增加及作用時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,而

4、SOUR及pH會(huì)逐漸降低,但不至于影響微生物的生存,這可為臭氧直接充入MBR中用于減緩膜污染研究提供一定的理論支持。
　　 (3)考察抽吸壓力、抽停時(shí)間比、曝氣量三個(gè)工藝參數(shù)對(duì)膜通量衰減的影響,結(jié)果表明:①最佳的抽吸壓力≤0.03MPa,當(dāng)大于0.03MPa時(shí),其膜通量的衰減速率增大；②最適的抽停時(shí)間比為9:1；③最適的曝氣量為100 L.h-1,曝氣量為200 L.h-1時(shí)的膜通量并未明顯優(yōu)于100 L.h-1,這歸功于本反應(yīng)

5、器的圓形構(gòu)造和微孔曝氣結(jié)構(gòu),使得曝氣產(chǎn)生的氣泡粒徑小、分布均勻,傳質(zhì)速率快,曝氣充分又不易形成死角。
　　 (4)平行運(yùn)行臭氧化MBR及MBR175天,三個(gè)階段中臭氧化MBR與MBR的膜比通量SF值呈現(xiàn)相同的規(guī)律:與MBR對(duì)比,臭氧化MBR膜污染前期發(fā)展迅速,而后期增長(zhǎng)緩慢。
　　 (5)對(duì)第三階段運(yùn)行44天后的膜組件污染阻力構(gòu)成進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):①M(fèi)BR比臭氧化MBR膜污染嚴(yán)重。MBR膜污染的總阻力值達(dá)到21.08×

6、1012m-1,濾餅層阻力Rc、不可逆阻力Rp、固有阻力Rm分別占總阻力的56.31％、24.86％、18.83％,而臭氧化MBR只發(fā)展到17.95×1012m-1,其中Rc、Rp、Rm分別占總阻力的40.72％、36.66％、22.62％；②無(wú)論MBR還是臭氧化MBR,濾餅層阻力Rc始終是膜污染的主要阻力；③與MBR相比,臭氧化MBR由于臭氧作用后膜的Rc相對(duì)減小,而Rp卻增大。
　　 (6)不同清洗方式膜通量恢復(fù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)

7、明了膜污染主要以濾餅層為主,對(duì)濾餅層污染物進(jìn)行FTIR分析得到以多糖和蛋白質(zhì)為主的EPS是膜面有機(jī)物污染的主要成分。相比于MBR,臭氧化MBR能有效減緩無(wú)機(jī)物污染如Fe、Ca的沉積。
　　 (7)忽略膜清洗及取樣測(cè)試的污泥損耗,兩系統(tǒng)運(yùn)行175d污泥變化情況為:MBR污泥濃度增長(zhǎng)迅速,從5282mg.L-1增加到12740mg.L-1,總共增加了7458mg.L-1；而臭氧化MBR中污泥濃度從5310mg.L-1增加到8698m

8、g.L-1,總共增加了3388mg.L-1,其污泥增加量只占MBR增加量的45.4％,表明臭氧化MBR確實(shí)有污染減量的效果。
　　 (8)臭氧化MBR對(duì)COD、NH3-N和TP的平均去除率分別達(dá)到90％、95.8％、62.1％,膜出水水質(zhì)略差于MBR,但其影響程度不大。
　　 本研究所采用的臭氧化MBR是直接把臭氧通入MBR,發(fā)現(xiàn)投加適量臭氧,此工藝能在保證出水水質(zhì)的條件下不僅能減緩膜污染,還能達(dá)到污染減量的效果。本研究