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MBR运行过程的控制
发布时间:2020-04-03浏览次数:12

      膜生物反应器法处理城市污水和工业有机污水,由于其高效、节能、无相变、无二次污染、产出水水质好、占地少、自动化程度高等特点,在污水处理与资源化工程中得到了广泛的应用,并显示了广阔的发展前景。环境效益和经济效益都是十分显著的。本文内容节选至《膜生物反应器法污水处理工程技术规范》!

1、MBR影响因素的控制

      膜生物反应器工艺中,膜分离的操作条件类似于传统膜分离,主要控制因素有进水水质、膜面流速、温度、操作压力、pH 值、MLSS 等。

1)温度

      膜生物反应器系统宜在 15℃~35℃下运行。通常,温度上升,膜通量增大,这主要是因为温度升高后降低了活性污泥混合液的粘度,从而降低了渗透阻力。

2)操作压力

     在控制活性污泥混合液特性基本不变的情况下,膜通量随着压力的增加而增加;但当压力达到一定值,即浓差极化使膜表面溶质浓度达到极限浓度时,继续增大压力几乎不能提高膜通量,反而使膜污堵加剧。浸没式 MBR 的跨膜压差不宜超过 0.05MPa。

3) 溶解氧

     溶解氧是影响有机物去除效果的重要因素。特别是在以除磷脱氮为目的的情况下, 溶解氧的浓度控制显得尤为重要。在不同的膜生物反应器工艺类型中,混合液以各种形式在生物反应池内形成好氧、缺氧及厌氧段。反应池各段 DO 的控制范围为:厌氧段在 0.2mg/L 以下,缺氧段在0.2mg/L~0.5mg/L 之间,好氧段溶解氧浓度宜不小于 2mg/L。

4) 膜面流速

     膜面流速与压力对膜通量的影响是相互关联的。压力较低时膜面流速对膜通量影响不大,压力较高时膜面流速对膜通量影响很大。随着膜面流速的增加,膜通量也增加,尤其是当压力比较高的时候。这是因为膜面流速的提高一方面可以增加水流的剪切力,减少污染物在膜表面的沉积;另一方面流速增大可以提高对流传质系数,减少边界层的厚度,减小浓差极化的影响。另外,膜面流速对膜面沉积层的影响程度还与料液中污泥浓度有关,在污泥浓度较低时,膜渗透速率与膜面流速呈线性增加。但当污泥浓度较高时,膜面流速增加到一定的数值后,对沉积层的影响减弱,膜通量增加的速度减小。对于外置式 MBR,运行条件尽可能控制在低压、高流速,膜面流速宜保持在 3m/s~5m/s。这样做不仅有利于保持较高的水通量,而且有利于膜的保养和维护,减少膜的清洗和更换。

5) MLSS

      浸没式 MBR 好氧区(池)污泥浓度宜控制在 3000mg/L~20000mg/L。一般来说,在一定的膜面流速下,当料液中污泥浓度增加时,由于污泥浓度过高,污泥易在膜表面沉积形成厚的污泥层,导致过滤阻力增加,使膜通量下降。但是,料液中污泥浓度也不能太低,否则污染物质降解速率低,同时活性污泥对溶解性有机物的吸附和降解能力减弱,使得混合液上清液中溶解性有机物浓度增加,易被膜表面吸附,导致过滤阻力增加,膜通量下降。因此,应当维持料液中适中的污泥浓度,过高或过低都会使水通量减小。

6) pH 值

      膜生物反应池进水 pH 值宜为 6~9。

2、MBR生化过程控制

      进水水温低于 8℃时,活性污泥的活性受到一定的影响,此时要适当降低出水量,保证污水中有机物在反应池内得到充分的降解,从而确保出水水质。减缓膜堵塞。在气温发生突变的季节中尤其要注意观察出水水质,如出水水质有突变时,要减少适当出水量、增加曝气时间。


      正常运行时,应极力避免对微生物新陈代谢有抑制作用的消毒液、消毒剂混入生物反应池中。防止设备中微生物的正常生物机理受到破坏,导致出水恶化.当污水中含有大量的合成洗涤剂或其他起泡物质时,膜生物反应池会出现大量泡沫,此时可采取喷水的方法解决,但不要向反应池内加入含有油性物质的消泡剂来去除泡沫。也不可使用硅胶系列消泡剂。硅胶系列消泡剂被吸附到膜表面,会加快膜间差压的上升,使膜堵塞。此时,即使用药液清洗也很难恢复压差,需要更换膜。

      MBR法工艺系统应定期排放一定量的剩余污泥。排泥量可根据污泥沉降比、混合液污泥浓度、活性污泥的有机负荷或污泥龄来确定。

3、MBR膜污染与清洗的控制

      膜污染是污水中的悬浮颗粒、胶体等在膜表面沉积,造成膜孔堵塞的现象。膜一旦与料液接触, 污染即开始,由于溶质与膜之间相互作用产生吸附,开始改变膜特性。对于微滤膜,这一影响不十分明显,以溶质粒子的聚集与堵孔为主;而对于超滤,如膜材料选择不当,影响相当大,与初始纯水通量相比,可降低 20%~40%。尤其在低流速、高溶质浓度情况下,溶质在膜表面达到或超过饱和溶解度时,便有凝胶层形成,导致膜的透过量不依赖于所加压力,引起膜透过量的急剧降低,因此在此种状态下运行的膜,使用后必须清洗,以恢复其性能。

控制膜污染的措施有:

      1) 对膜生物反应池系统进水进行预处理,去除其中的粗大颗粒;

      2) 选择合适的操作压力;

      3) 缩短出水泵抽吸时间或延长停吸时间和增加曝气量均有利于减缓膜污染。

      对膜进行空气清洗可以除去表面杂质,孔中的杂质可用水反洗将其排出。水反洗是用过滤水从反洗罐中泵到抽水管中,根据膜种类的不同,一般每 10 分钟~24 小时反洗一次。当水反洗无效果时,为了保持膜的良好性能,有必要使用化学清洗方法去除污染物。膜的化学清洗依据污染物的具体情况有所不同,使用的清洗药剂也不一样。化学清洗时,选择化学药品的原则一是不能与膜及其他组件材质发生任何化学反应,二是不能因为使用化学药品而引起二次污染。

膜清洗常用清洗剂的类别和性能如下表: 

表 清洗剂的种类和性能

种类

主要功能

典型化合物

污染物的类型

碱性物质

水解、增溶功能

NaOH

有机物、多糖、蛋白质和微生物

氧化剂、杀菌剂

氧化降解、杀菌、消毒

NaClO、H2O2、臭氧、过氧乙酸

腐殖质、蛋白质和微生物污染

增溶作用

柠檬酸、硝酸

污垢、结垢、金属氧化物

络(螯)合剂

络(螯)合、增溶

硝酸/EDTA

污垢、结垢、金属氧化物

表面活性剂

乳化、分散,调节表面性质

表面活性剂、洗涤剂

脂肪、油和蛋白质、微生物污染

酶制剂

降解高分子链、增溶作用

酶洗涤剂

蛋白质、胞外聚合物、微生物污染



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