投加粉末活性炭对膜阻力的影响研究论文

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1、投加粉末活性炭对膜阻力的影响研究论文摘要：小试和中试研究结果表明：粉末活性炭在膜生物反应器系统中具有改善泥水混合液的性质和膜表面泥饼层结构的作用，从而减小了膜的过滤阻力，减缓了膜通量的下降。向膜生物反应器内投加粉末活性炭是提高和维持膜通量的有效途径，并且可以降低运行费用。关键词：膜生物反应器粉末活性炭膜通量膜阻力EffectsofDosingPobraneBioreactor(MBR)onMembraneResistanceAbstract：ThelaboratoryscaleandpilotscaletestsonMBRs

2、hoprovecharacteristicsofmixedliquorandthestructureofcakelayeronthesurfaceofmembrane,andthereforefiltrationresistanceentalresultsshoembranefluxanddecreasetheoperatingcostofMBR.Keyembraneflux;membraneresistance目前，限制膜生物反应器(MembraneBioreactor,MBR)广泛应用的主要原因是该系统的运行费用较高，而

3、膜折旧在运行费用中又占有相当大的比例。降低膜折旧费用的方法有两种，其一是增加膜的工作寿命；其二是增加膜的工作通量，从而降低所需的膜面积。采取低压操作、间歇运行、紊流曝气等措施可在一定程度上减缓膜污染和堵塞［1］.freel3/(m2·m·s)J——膜通量，m3/(m2·s)Q——膜组件出水量，m3/sA——膜表面积，m2H——工作水位差，m1.2膜通量的基本方程日本学者ShimizuY.等人分析了膜通量下降的因素，提出了膜通量与膜阻力的关系［2］：J＝ΔP/(μ·Rt)(2)式中ΔP——作用于膜两侧的压差，Paμ——渗透液的

4、粘度，Pa·sRt——膜的总阻力，m-1膜的总阻力可以表示为：Rt=Rm+Rp+Rc(3)式中Rm——纯膜阻力，m-1Rp——膜污染阻力，m-1Rc——滤饼层阻力，m-12试验方法2.1小试小试历时4个月，试验装置如图1所示。为方便比较，进水水质与运行方式均与不投加PAC的试验基本相同。采用间歇出水的方式，出水时间与空曝时间之比为7∶3，其他主要控制参数：水温为18～28℃；曝气量为0.2～0.27m3/h；膜上作用水头为7kPa；PAC投加浓度为2000mg/L；平均进水CODCr=250mg/L(其中BOD5∶N∶P按1

5、00∶5∶1计)；MLSS=8000mg/L；SRT=100d。2.2中试在原有的中试装置［3］运转近5个月时取出膜组件，将膜表面的泥饼清洗干净后放回。向反应器中一次性投加2000mg/LPAC，其他试验参数及运行方式与不投加PAC时基本相同［3］。每周期处理水量为280L/h；HRT为6.25h；气水比为30∶1；平均排泥量为30L/d；MLSS维持在7500mg/L左右(平均含有1700mg/L的PAC)；SRT为30d；温度维持在24～27℃；反应器内混合液pH值维持在7.0左右。3小试结果与讨论3.1投加PAC对膜比

6、通量的影响投加与不投加PAC对膜比通量的影响见图2。由图2可见：①未投加PAC的MBR中膜比通量的变化可分为两个阶段。投入运行后的前5d属于快速下降阶段，膜的比通量由6.61×10-6m3/(m2·m·s)降至3.25×10-6m3/(m2·m·s)，其日均降低速率为6.72×10-7m3/(m2·m·s)。此后MBR即进入运行的相对稳定阶段，膜比通量的日均下降速率仅为1.54×10-8m3/(m2·m·s)。②投加PAC的MBR在投入运行后并没有出现快速下降期，膜比通量随运行时间的延长而缓慢下降，日均下降率为2.69×10

7、-8m3/(m2·m·s)。③投加PAC后稳定运行阶段的膜比通量较投加PAC前明显增大。在运行时间相同(约100d)的条件下，未投加PAC的MBR中膜比通量仅为1.81×10-6m3/(m2·m·s)，而投加PAC的MBR中膜比通量为5.14×10-6m3/(m2·m·s)，为前者的2.84倍。可见在MBR中投加PAC对维持较高膜比通量具有显著效果，大大提高了产水量。3.2PAC与活性污泥的相互作用在试验末期的镜检中发现，成熟活性污泥絮体的体积比PAC颗粒本身的体积大得多，每个较为独立的菌胶团中含有一颗或多颗PAC颗粒，镶嵌

8、在污泥里仅起骨架作用。根据PAC及菌胶团的性质，在向MBR中投加PAC后，炭粒与菌胶团之间即存在相互作用。最初，PAC的吸附性和微生物的附着性使得混合液中大量的游离细菌、生物絮体迅速地包围PAC颗粒，形成较大的絮体；随着该絮体中微生物的数量增多，分泌的胞外聚合物也增多，当其他絮体或游离细菌