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一體式膜生物反應(yīng)器處理印染廢水的膜污染模型研究

來(lái)源：印染在線　發(fā)布時(shí)間：2010年05月15日

郭雅妮,仝攀瑞,同　幟,李海紅,于　翔,魏志剛

膜生物反應(yīng)器(MBR)是將生物處理和膜分離技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型高效污水處理工藝,但膜污染的控制是MBR研究中的難點(diǎn)之一[1]。UEDA等[2] 探討了一體式膜生物反應(yīng)器(SMBR)中曝氣強(qiáng)度對(duì) 膜面液體上升流速及膜過(guò)濾壓差的影響。KISHI- NO等[3]從理論上給出了膜面液體上升流速的計(jì)算模型。但他們均未對(duì)膜通量和污泥濃度對(duì)膜污染的綜合影響進(jìn)行研究。桂萍[4]首次運(yùn)用正交試驗(yàn)方法對(duì)膜污染程度與污泥濃度、曝氣量和膜通量的關(guān)系進(jìn)行全面考察,但各變量的取值范圍窄,體現(xiàn)的是實(shí) 驗(yàn)室模擬裝置中可能出現(xiàn)的情況,且尚未得出膜過(guò) 濾阻力上升速率(即膜面污泥沉積速率)與運(yùn)行條件的定量關(guān)系。本研究以陜西某印染公司印染廢水為研究對(duì) 象,在自行研制的中試水處理設(shè)施中探討水解酸化 +SMBR工藝處理印染廢水時(shí)膜污染的問(wèn)題,用均勻設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)試驗(yàn),綜合考察曝氣量、膜通量和混合液污泥濃度(MLSS)對(duì)膜面污泥沉積速率的影響, 建立各運(yùn)行條件與膜面污泥沉積速率的定量關(guān)系, 以達(dá)到通過(guò)數(shù)學(xué)模型來(lái)控制實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的目的。

1　材料與方法 1.1　試驗(yàn)工藝試驗(yàn)采用水解酸化+SMBR工藝處理印染廢水,設(shè)計(jì)水量為5 m3/d。印染廢水經(jīng)水解酸化預(yù)處理后進(jìn)入SMBR進(jìn)行處理。試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖1。 1.2　試驗(yàn)裝置 SMBR總有效容積為1.7 m3,包括生物接觸氧化單元和活性污泥單元(兩者體積比為8∶7)。填料采用Φ120 mm的醛化維綸纖維,SMBR底部安裝枝狀曝氣裝置,曝氣器選用XSH-CW型橡膠膜盤(pán)型微孔曝氣器,生物接觸氧化單元和活性污泥單元的曝氣量分開(kāi)控制。膜組件為聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維微濾膜組件,總過(guò)濾面積為25 m2,出水方式為外壓式。

2　膜污染模型的確定孫友峰等[5]對(duì)SMBR系統(tǒng)中的城市生活污水在不

同操作條件下的膜污染情況進(jìn)行建模預(yù)測(cè),SMBR 被2塊擋板分隔成1個(gè)升流區(qū)和2個(gè)降流區(qū)。而本研究SMBR中設(shè)置1塊布滿孔的擋板,使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥與廢水處于完全混合狀態(tài),不存在明顯的升流區(qū)和降流區(qū)。因此,以孫友峰等建立的模型為參考, 對(duì)SMBR處理印染廢水進(jìn)行建模預(yù)測(cè)。 2.1　模型的假設(shè) 由文獻(xiàn)[6]可知,膜間液體上升流速(uLr)與曝氣強(qiáng)度密切相關(guān),隨曝氣強(qiáng)度的增加而增大。同時(shí) 由于本系統(tǒng)內(nèi)泥水混合液處于完全混合狀態(tài),無(wú)明顯升流區(qū)和降流區(qū),系統(tǒng)內(nèi)部各處污泥濃度相同。因此,對(duì)模型的建立提出假設(shè)以進(jìn)行簡(jiǎn)化:①SMBR 內(nèi)泥水處于完全混合狀態(tài),即膜面各處的MLSS是一致的;②uLr對(duì)膜面污泥沉積速率的影響完全可以用曝氣量代替;③膜在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不發(fā)生性質(zhì) 上的改變,膜污染只影響膜通量(或膜過(guò)濾阻力)而不影響膜的結(jié)構(gòu)。基于以上假設(shè),本研究膜污染數(shù)學(xué)模型的基本形式采用式(1):

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