浸沒(méi)式膜-生物反應(yīng)器運(yùn)行工況及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化研究.pdf

1、浸沒(méi)式膜-生物反應(yīng)器(SMBR)結(jié)合了生物處理和膜過(guò)濾二者的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前廢水處理領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。雖然已有許多成功范例，但其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和膜污染仍然是制約其發(fā)展的瓶頸。針對(duì)SMBR工程中的諸多不足，尤其是國(guó)產(chǎn)膜組件在應(yīng)用中存在的問(wèn)題，本論文應(yīng)用國(guó)產(chǎn)FP.t型膜組件，以處理市政廢水的小試為例，對(duì)其長(zhǎng)期運(yùn)行效果，工況影響因素，污染特點(diǎn)，清洗手段，能耗分配，及膜組件設(shè)計(jì)幾方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，力求平衡處理效果、運(yùn)行能耗和膜污染三者之間的關(guān)系，使S

2、MBR的運(yùn)行達(dá)到最佳的效費(fèi)比，并為其運(yùn)行控制提供理論依據(jù)。 首先，以為期262天的多階段試驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立了SMBR的工況運(yùn)行正交分析模型，發(fā)現(xiàn)污泥混合液濃度與膜污染關(guān)系最為緊密，而氣水比和開(kāi)停比影響程度相對(duì)較小；從出水水質(zhì)和膜污染兩方面考慮推薦了最佳控制工況范圍。 其次，根據(jù)對(duì)多階段試驗(yàn)中膜污染特點(diǎn)的量化分析，發(fā)現(xiàn)SMBR中膜污染發(fā)展具有“2階段”的特征。初期主要以附著能力強(qiáng)、粘性高的小顆粒物質(zhì)污染為主，而后期則主要為大

3、顆粒物質(zhì)形成的泥餅層；基于這一理論，本文首次對(duì)國(guó)產(chǎn)膜組件提出“1階段”維護(hù)性化學(xué)在線清洗策略，可避免膜組件處于高壓運(yùn)行工況，降低膜的深度污染以延長(zhǎng)膜壽命。為保障在線化學(xué)清洗的安全性，論文還就化學(xué)清洗對(duì)微生物活性的損傷程度進(jìn)行了分析。對(duì)于處理市政廢水中膜組件主要以有機(jī)物污染為主的特點(diǎn)，本文推薦恢復(fù)性浸漬清洗以次氯酸鈉藥劑為最佳。 再次，針對(duì)SMBR中高能耗的弊端，本文首次在SMBR的設(shè)計(jì)中引入“負(fù)荷分配”的思想，提出綜合發(fā)揮微孔和

4、穿孔曝氣二者優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路，以實(shí)現(xiàn)在滿足膜污染低速發(fā)展的基礎(chǔ)上有效降低運(yùn)行能耗的目的；并結(jié)合小試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和曝氣設(shè)計(jì)模型，對(duì)不同工況下供氣總量進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果表明，“負(fù)荷分配”的設(shè)計(jì)概念可有效優(yōu)化現(xiàn)有SMBR的能耗水平。 最后，本文基于纖維軸向不平衡污染理論，通過(guò)數(shù)學(xué)建模實(shí)現(xiàn)了對(duì)膜纖維幾何尺寸從減緩膜污染趨勢(shì)和提高組件比能耗產(chǎn)水率兩方面的優(yōu)化。通過(guò)對(duì)優(yōu)化模型的分析發(fā)現(xiàn)，降低纖維的軸向尺寸和擴(kuò)大纖維內(nèi)腔徑向尺寸對(duì)提高膜纖維的抗污