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福州一體化生活污水處理設(shè)備方案

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 膜的選擇

現(xiàn)有膜材料可分為有機(jī)膜和無機(jī)膜兩種。由于較高的投資成本限制了無機(jī)膜在我國的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)MBR曾遍采用有機(jī)膜，常用的膜材料為聚乙烯、聚丙烯等。分離式MBR通常采用超濾膜組件，截留分子量一般在2—30萬。截留分子量越大，初始膜通量越大，但長(zhǎng)期運(yùn)行膜通量未必越大。張洪宇進(jìn)行無機(jī)膜的通量衰減實(shí)驗(yàn)表明：0.2μm的膜比0.8μm的膜更適合于MBR。何義亮用PES平板膜組件進(jìn)行膜通量衰減規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)：在該實(shí)驗(yàn)條件下，膜初始通量衰減主要是由于濃差極化引起，膜截留分子量愈小，通量衰減率愈大；膜長(zhǎng)期運(yùn)行的通量衰減主要是由于膜污染引起，膜截留分子量愈大，通量衰減幅度愈大，化學(xué)清洗恢復(fù)率愈低。

對(duì)于淹沒式MBR，既可用超濾膜，也可使用微濾膜。由于膜表面的凝膠層也起到了過濾作用，在處理生活污水時(shí)，微濾膜與超濾膜的出水水質(zhì)沒有明顯差別，因此淹沒式MBR多采用0.1—0.4μm微濾膜。

2  操作方式的優(yōu)化

當(dāng)膜選定后，真物化性質(zhì)也就確定了，因此，操作方式就成為影響膜污染的主要因素。為了減緩膜污染，反沖洗是維持分離式MBR穩(wěn)定運(yùn)行的重要操作，樊耀波通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出膜的佳反沖洗周期測(cè)定公式  f（t)=(Qf—Qb)/(tb+tf），該方法避免通過試探性實(shí)驗(yàn)確定反沖洗周期的作法，為MBR系統(tǒng)自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)重要途徑。針對(duì)抽吸淹沒式MBR，Ymamoto提出間歇式抽吸方式可有效減緩膜污染。桂萍通過研究進(jìn)一步指出：縮短抽吸時(shí)間或延長(zhǎng)停吸時(shí)間和增加曝氣量均有利于減緩膜污染，抽吸時(shí)間對(duì)膜阻力的上升影響大，曝氣量其次。

不僅污泥濃度、混合液粘度等影響膜通量，混合液本身的過濾性能，如活性污泥性狀、生物相也影響膜通量的衰減。有研究表明：粉末活性炭（PAC）與絮凝劑的加入有助于改善泥水分離性能，形成體積更大、粘性更小的污泥絮體，減少了膜堵塞的機(jī)會(huì)。但絮凝劑的過量加人會(huì)造成污泥活性受到限制，影響反應(yīng)器的處理能力和處理效果。

3  水力學(xué)特性的改善

改善膜面附近料液的流體力學(xué)條件，如提高流體的進(jìn)水流速，減少濃差極化，使被截留的溶質(zhì)及時(shí)被帶走。黃霞、何義亮分別采用PAN平板式超濾膜、PAN/PS管式膜組件考察不同膜面循環(huán)流速下污泥濃度對(duì)膜通量的影響，發(fā)現(xiàn)MLSS對(duì)膜通量的影響程度與膜面循環(huán)流速有夫。大量試驗(yàn)表明：污泥過膜流態(tài)為層流遠(yuǎn)比紊流的易于堵塞，因此從理論上確定不同污泥濃度下紊流發(fā)生的小膜面流速（Vmin）有重要意義。邢傳宏、彭躍蓮研究均發(fā)現(xiàn)：小膜面流速與污泥濃度之間呈良好的線性夫系。但他們對(duì)臨界膜面流速的計(jì)算值可能偏高，因?yàn)槲勰嘌亓鞯懒鲃?dòng)的過程中，水同時(shí)透過膜流出，增加了流體在垂直方向的紊動(dòng)，從而在一定程度上降低了下臨界雷諾數(shù)（Rek）。何義亮的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了這一推論：平板膜組件由紊流到層流的Rek為1083，外壓管式膜組件的Rek為966，均小于一般牛頓流體的下臨界雷諾數(shù)2000。

分離式MBR中，一般均采用錯(cuò)流過濾的方式；而一體式MBR實(shí)質(zhì)上是一種死端過濾方式。與死端過濾相比，錯(cuò)流過濾更有助于防止膜面沉積污染。因此設(shè)計(jì)合理的流道結(jié)構(gòu)，提高膜間液體上升流速，使較大的暖氣量起到了沖刷膜表面的錯(cuò)流過濾效果對(duì)于淹沒式MBR顯得尤為重要，劉銳通過均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得到適合活性污泥流體的膜間液體上升模型，提出反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對(duì)液體上升流速的影響：在同樣的暖氣強(qiáng)度下，反應(yīng)器越高，上升流通道越窄，下降流通道與底部通道越寬，則越能獲得較大的膜間錯(cuò)流流速。該模型為一體式MBR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，但有待實(shí)踐的驗(yàn)證。

MBR中的氧傳遞率

在用于處理 污水 的MBR中通常都維持較高的MLSS(8～12g/L)濃度，這易導(dǎo)致氧傳遞率的降低，從而使運(yùn)行能耗變大。傳遞層特性、氣泡大小和氣泡在混合液中的平均停留時(shí)間都會(huì)影響到氧傳遞率，而后兩項(xiàng)與混合液的粘性關(guān)系密切，MBR中混合和曝氣的效果以及污泥濃度都會(huì)影響混合液的粘性。活性污泥中EPS的生成會(huì)增加混合液的粘性，并且使活性污泥的憎水性增強(qiáng)。活性污泥中絲狀菌的生長(zhǎng)導(dǎo)致污泥膨脹從而使混合液粘性增加，此外絲狀菌的新陳代謝還會(huì)產(chǎn)生憎水物質(zhì)，其中可溶性微生物代謝產(chǎn)物(Soluble Microbial Products，SMP)還會(huì)導(dǎo)致膜的污染。

    要保持較高的氧傳遞率和降低能耗應(yīng)從兩方面出發(fā)：

一是合理選擇曝氣及混合裝置，使混合液有較高的紊動(dòng)；

二是調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，使生物相保持良好的生長(zhǎng)狀態(tài)。

污泥濃度的控制

由于MBR可*地將污泥與出水分離，從而保證了優(yōu)良的出水水質(zhì)與較高的污泥濃度。因污泥濃度較高，而原水性質(zhì)與傳統(tǒng)工藝相比不會(huì)有太大的差異，從而使得MBR中的F/M較低。

Renze van Houten等人認(rèn)為較低的F/M，一方面可以使產(chǎn)生的剩余污泥量減少而降低了處置剩余污泥的費(fèi)用，但另一方面使得污泥齡變長(zhǎng)。較長(zhǎng)的污泥齡有利于世代期較長(zhǎng)的細(xì)菌生長(zhǎng)(如硝化菌)，但過長(zhǎng)的污泥齡會(huì)使微生物產(chǎn)生出SMP。若大分子的SMP被截留在MBR中一方面會(huì)污染膜，另一方面SMP會(huì)吸附在氣—水兩相的界面上導(dǎo)致氧傳遞率的降低，而小分子的SMP則會(huì)穿過膜進(jìn)入出水，導(dǎo)致出水水質(zhì)變差。

低F/M還會(huì)使MBR中產(chǎn)生EPS，使混合液的粘度升高，從而導(dǎo)致污泥的脫水性能變差，膜過濾阻力變大。

所以，雖然較高的污泥濃度能有效減小MBR的體積，但過高的污泥濃度對(duì)于MBR正常運(yùn)行是不利的，在運(yùn)行MBR時(shí)應(yīng)控制適當(dāng)?shù)奈勰酀舛取?/p>

在保證出水水質(zhì)的前提下，膜通量應(yīng)盡可能大，這樣可減少膜的使用面積，降低基建費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用，因此控制膜污染，保持較高的膜通量，是MBR的研究的重要內(nèi)容。