投加粉末活性炭对膜阻力的影响研究.doc

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1、投加粉末活性炭对膜阻力的影响研究摘要：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EffectsofDosingPowderedActivatedCarbonintoMembraneBioreactor(MBR)onMembraneResistance　　Abstract：Thelaboratorysca

2、leandpilotscaletestsonMBRshowedthatdosingPACcouldimprovecharacteristicsofmixedliquorandthestructureofcakelayeronthesurfaceofmembrane,andthereforefiltrationresistancewasreducedandfluxindeclinewasretarded.TheexperimentalresultsshowedthatdosingPACwasaneffectivewaytoincr

3、easemembranefluxanddecreasetheoperatingcostofMBR.　　Keywords:MBR;PAC;membraneflux;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］，在上述

4、基础上，笔者又对在MBR系统中投加粉末活性炭(PAC)的效果进行了研究。　　1理论依据　　1.1膜比通量　　为比较不同膜面积、不同工作压力下膜的透水特性，引入膜比通量(SpecificFlux,SF)的概念。定义SF是基于在较低压力下工作的膜出水量与膜面积和工作水位差之积的比值，用公式表示如下：　　SF=Q/(AH)=J/H　　　　　　(1)　　式中　SF——膜比通量，m3/(m2·m·s)　　　　　J——膜通量，m3/(m2·s)　　　　　Q——膜组件出水量，m3/s　　　　　A——膜表面积，m2　　　　　H——工作水位差，m

5、　　1.2膜通量的基本方程　　日本学者Shimizu7Y.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，Pa　　　　μ——渗透液的粘度，Pa·s　　　　Rt——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-1　　　　Rp——膜污染阻力，m-1　　　　Rc——滤饼层阻力，m-1　　2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P

6、AC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100∶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

7、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

8、)，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