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1、环 境 工 程242004年10月第22卷第5期3膜生物反应器设计中工艺参数的探讨曹 斌 袁宏林 王晓昌王恩让(西安建筑科技大学环境与市政工程学院,西安710055)(西安市北石桥污水净化中心,西安710086)摘要 膜生物反应器工艺中,系统构型、膜组件和生物反应器是中试设计中的关键因素。对工艺中的设计依据、构型、膜组件和有机负荷、污泥浓度、固体停留时间、水力停留时间等生物反应器的技术参数进行了探讨,为膜生物反应器中试设计提供了帮助。关键词 膜生物反应器 工艺设计 技术参数1 引言关键因素。膜生物反应器(Memb
2、raneBioreactor,MBR)在污水311 膜材料[1]处理中得到了愈来愈广泛的研究和应用。由于因膜的材料不同,膜分为有机膜和无机膜2种。MBR工艺集合了传统活性污泥法中的生物处理技术常用的有机膜材料主要包括聚砜(PS)、聚醚砜和膜的高效截留作用,使系统出水水质得到大幅度提(PES)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯高,其优势明显优于单一的活性污泥或膜分离,并且(PE)、聚丙烯(PP)等。无机膜主要以金属及金属氧不像单一的膜分离那样需要对原水进行预处理。作化物、陶瓷等为材料。无机膜可以克
3、服有机膜的某些为一种新型高效的污水深度处理技术,我国一些科技缺陷,化学稳定性好、机械性能优异、水通量大、不易人员正在对MBR工艺进行深入的试验和研究。污染、易清洗等。目前国外已研制出一些无机管式本文主要针对膜生物反应器中试工艺设计中系[2]膜。虽然目前主要还存在制造成本高、能耗高等问统构型、膜及膜组件的选择和设计依据、有机负荷、污题,但考虑到MBR系统运行的综合效益,无机膜比有泥浓度(MLSS)、水力停留时间(HRT)、固体停留时间机膜仍具有优越性。(SRT)等问题进行探讨。无论采用何种材料和工艺制作膜,都要考虑
4、到该2 系统构型的确定膜是用于污水处理这一目的。不同的污水其物化性膜生物反应器主要有淹没式和分置式2种构型。质差别较大,这需要通过试验来确定选择何种膜比较淹没式膜生物反应器具有体积小、设备紧凑、工适用。目前在日本,一些有机膜材料如PE、PS经过作压力小、无水循环和能耗低等特点,由于曝气形成改性而具有稳定的亲水性,中空纤维膜组件应用于污的剪切和紊动使污泥很难积聚在膜表面,因此不易造水处理时,亲水性的膜组件抗污染能力远远超出疏水成膜纤维中心孔堵塞。淹没式膜生物反应器一般只[3]性的膜组件。能用于好氧处理。在设计时,中
5、空纤维膜的装填密度312 膜组件(PackingDensity),选用的曝气器模式以及反应器底部目前应用于MBR技术的膜组件主要有中空纤维曝气器的精确安放成为关键因素。膜和管式膜2种,其中淹没式膜生物反应器多应用中分置式膜生物反应器可以使SRT和HRT得到有空纤维膜组件,由膜丝两端抽吸出水,而分置式膜生效控制,达到较高的有机物去除率,同时世代时间较物反应器多采用管式膜组件。管式膜组件具有流体长的硝化菌得以富集,提高了硝化效果。分置式膜生力学条件好、不易堵塞、容易清洗和对料液预处理要物反应器既能用于好氧处理,也能用
6、于厌氧处理。求低等特点,非常适合用于污水处理,缺点是造价高。3 膜及膜组件的选取中空纤维膜的特点是装填密度高、造价低、耐压性好,由于在MBR中,通过膜组件的是含有大量污泥缺点是易堵塞、阻力损失大。在实际应用中大多使用的高浓度污水,所以膜极易受到污染。因此,选择合的是外压式MBR,这是因为内压式反应器流道较小,适的抗污染性强的膜及膜组件成为膜生物反应器的3国家自然科学基金重点项目(50138020)。容易被污泥颗粒堵塞。环 境 工 程2004年10月第22卷第5期25完全好氧式MBR处理生活污水的试验表明,微但另一
7、方面延长了污泥龄。较长的泥龄有利于世代滤膜和超滤膜均可应用于MBR,一般膜的孔径在期较长的硝化细菌的生长,但过长的污泥龄会使反应[3,4]011～014μm之间。优选孔径分布窄,单皮层非对器中产生溶解性微生物产物(SolubleMicrobial[5]称膜,以耐污染和易清洗。另外,不同截留分子量Products,SMP)。若MBR中积累一定量的SMP,不但(MWCOs)的超滤膜组件对MBR的运行也会产生影会加速膜污染,还会导致出水水质变差。低FPM还[6]响。吴志超等人用不同MWCOs的超滤膜进行了会使MBR污泥
8、中产生胞外聚合物(Extracellular[19]MBR工艺比较试验,结果表明,MWCOs越大,膜表面PolymericSubstances,EPS),使混合液的粘度升高,越容易出现浓差极化现象,清洗周期越短;两者对有膜过滤阻力变大。机物去除性能影响不大;MWCOs越大,出水CODCr值对MBR而言,系统具备了一定的抗冲击负荷能越高。所以,在满足MBR水处理量的前提下,
