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为什么MBR膜上这么容易结垢?【下】
来源:环保水处理 | 作者:hemeijiakeji | 发布时间: 2023-03-01 | 703 次浏览 | 分享到:
上期我们分析了膜污染的类型,影响膜污染的因素,本期我们接着讲MBR过程的操作条件和膜污染的控制措施。

01
MBR过程的操作条件

操作条件直接或间接影响着膜污染和污泥的性质和组成。

1、污泥停留时间(SRT)

实际结果表明,增加SRT可以减少SMP和EPS的产生,膜污染率也会随之降低。

但是,过长的SRT会使污泥浓度过高,也会带来过高的粘度并影响到传质和反应器的流体力学,导致更严重的膜污染。一般城市污水处理中膜生物反应器的SRT为5-20天

2、水力停留时间(HRT)

虽然HRT对膜污染没有直接影响,但是短HRT会给微生物提供更多的营养物质,而使微生物快速生长,导致MLSS浓度升高,并且使通量增加,从而会增大膜污染发生的可能。

                                                                                                             

3、温度和pH

对比不同季节温度不难发现,低温期可逆污染更加严重,高温期不可逆污染发展更迅速。

MBR运行pH范围一般是6-9,范围之外,反应器中的硝化细菌会迅速减少,导致硝化作用受到抑制。当pH值高于其临界值时,膜污染迅速,而当温度升高时,最大允许pH值就会降低。

4、溶解氧(DO)

低浓度溶解氧会使细胞疏水性降低,而引起污泥絮体分解,当DO低于1mg/l时,SMP含量急剧升高 。溶解氧也会影响EPS和SMP中成分组成,在高溶解氧MBR体系中,蛋白和多 聚糖的比率也会升高,并且微生物群落组成会非常不同。

5、膜通量

对于所有膜过程,通量的升高都会引起膜污染的加剧。

在通量的选择与膜面积最小化,反冲洗和化学清洗时间间隔最小化之间取得平衡,也直接影响着运行成本。

6、错流速率和曝气

在分体式膜生物反应器中,错流速率(CFV)是快速改变膜透过性的方法之一。

在高浓度和小孔径膜的系统中,CFV的增大可以缓解污染物在膜表面沉积。但对于混合液颗粒物相对较大的情况下,CFV的增强对通量升高没有甚至相反的作用。

浸没式MBR工艺中曝气起到非常重要的作用:

a、通过曝气提供溶解氧,供污泥中的微生物正常生长代谢;
b、起到搅拌作用,使污泥悬浮,在混合溶液中充分混合;
c、使中空纤维膜组件膜丝疏松,并在膜表面产生剪切力,减少污染物在膜表面沉积,一定程度上防止膜污染的产生。


02
膜污染的控制措施

膜污染的形成主要因素有:膜固有性质、混合液性质和系统运行环境,控制及解决膜污染也应该从这三方面采取相应的措施。

1、膜的固有性质

膜的物理及其化学性能是由膜材料决定的,膜在混合液中的抗污染能力与其材料有关。有研究表明膜的亲水性对抗污染能力有非常重要的影响。

在有机膜材料中,有的是亲水性材质如PAN,大多数均为疏水性材质,像PVDF、PE、PS等。疏水性有机材料在应用时必须进行亲水性改造,由于改造工艺的差异,亲水性在使用过程中的流失就有了快慢之分。


2、混合液的性质

膜污染很大程度是膜与混合液之间的相互作用的影响结果,混合液的性质包括污泥浓度和黏度、颗粒分布、溶解性有机物浓度、微生物代谢产物浓度等。

污泥浓度较低时,污泥对有机物的吸附降解能力不足,混合液中有机物浓度增加,膜孔堵塞严重浓差极化引起膜表面溶质的浓度显著提高易形成凝胶层,导致过滤阻力增加;

当污泥浓度高于一定值时,EPC浓度增加,污泥黏度增长快速,黏度对膜通量和混合液中气泡大小都会产生影响,污泥易在膜表面沉积,形成较厚的污泥层。

一般认为污泥浓度存在一个临界值,当污泥浓度高于该值时,对膜通量将产生不利影响,所以可以选择污泥浓度控制在合适的范围内来有效地控制膜污染。污泥膨胀和污泥细碎易引起严重的膜污染。

3、系统运行环境


1
次临界通量

临界通量的定义为,存在这样一个通量,当通量大于此值时,TMP增加明显;而当通量小于此值时,TMP保持稳定不变。这个概念可以帮助我们在膜通量最大化和膜污染有效控制之间找一个参考点。


在膜组件的实际运行中,将运行通量高于临界通量时称为超临界通量操作,运行通量小于临界通量时称为次临界通量操作。


在实际应用中,必须选择合适的运行通量。此运行通量值在次临界的范围,有时候运行通量仅为临界通量的50%左右。

2
合理的曝气

在MBR中,曝气的目的除了为微生物供氧以外,还使上升的气泡及其产生的扰动水流清洗膜表面和阻止污泥聚集,以保持膜通量的稳定。


同时气泡与膜纤维碰撞产生的抖动作用甚至使膜纤维之间互相摩擦,可加速膜面沉积物的脱落,利于膜污染的缓解。

2
运行交替

根据膜污染的3阶段理论,膜表面的污染形成需要一个过程。首先,污染物会在膜表面吸附、沉积、聚集,采用间歇抽吸的操作模式旨在通过定期的停止膜过滤,以使沉积在膜表面的污泥在曝气和水流所造成的剪切力作用下从膜表面脱落下来,使膜的过滤性能得以恢复。


一般抽吸时间越长,悬浮固体在膜表面积累的程度越大;停止的时间越长,膜表面沉积污泥脱落越彻底,膜过滤性能也能恢复越多。


原则上应根据膜厂家的推荐及实际工程的运行来确定符合自身特点的运停交替方式。


以上就是关于《MBR过程的操作条件》和《膜污染的控制措施》的内容了,大家还有什么需要补充,欢迎在评论下方留言。

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