污水处理中膜生物反应器污染的形成及其影响因素研究进展.pdf
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1、资源与环境化 工 设 计 通 讯Resources and EnvironmentChemical Engineering Design Communications174 第49卷第7期2023年7月对生活污水及工业污水的资源化处理使之成为可回收可利用水,是每个国家不得不做的一项重要工作,污水回收处理工作是指将生活污水及工业污水经过专业的工艺处理,使之达到相应的可重复利用标准的过程。污水经处理之后不仅保护了生态环境,也充分利用了水资源,使生活污水及工业污水转换为再生水。MBR 膜作为污水处理上不可或缺的重要工艺,既能控制污染又能实现污水资源化处理,被公认为是污水处理、污水回收利用、饮用水处理
2、等方面的重要工艺,一直受到各国水处理工作者的关注。膜生物反应器的污染问题是 MBR 膜法进行污水处理工艺的主要难题之一,本文针对 MBR 膜法污水处理工艺中膜生物反应器污染形成的过程、影响因素、防治及 MBR 膜的开发利用进行论述,为 MBR 膜法的大规模推广应用提供技术参照。1 MBR膜研究意义我国水资源拥有量严重不足,还未达到世界平均量的1/4,年均缺水量达到60亿 m3。在水处理工艺中膜生物反应器技术的应用使得处理后出水水质的各项指标都很优秀,膜生物反应器技术在水处理的运行中具有环保、高效的社会效益。虽然膜生物反应器的使用和更换的费用较高,但随着技术的不断更新和改进,在保证质量的前提下降
3、低制造成本,膜生物反应器的投资成本也会下降,膜生物反应器技术的应用也会越来越广泛。随着水处理标准的不断提高,MBR 膜在水处理工艺中的潜力和优势也会日益凸显1,必将在今后的水处理领域得到广泛应用。2 膜生物反应器MBR的分类MBR 是将膜分离技术和活性污泥法联合应用的污水处理技术。根据膜的种类及其在水处理中的不同作用,可将膜生物反应器划分成三大类,应用最为广泛的是固液分离膜生物反应器,根据处理工艺的不同要求还可以选择无泡曝气膜生物反应器或者萃取膜生物反应器2。根据膜组件与膜生物反应器不同的组合方式,可以将膜生物反应器分为分体式和一体式,分体式膜生物反应器的优点为运行比较稳定、利于操作、清洗比较
4、方便等。一体式膜生物反应器的优点是结构比较紧凑,占地面积较小等。3 MBR膜污染的形成过程MBR 膜污染主要是指在污水处理过程中水体中的微小颗粒、胶体分子、大分子物质等与膜发生物理或化学反应或者机械作用而引起的附着和沉积在膜表面或者堵塞膜孔的现象。根据膜的作用和性质,污染可分为3类。1)物理污染。在污水处理运行中,MBR 膜表面在水压的作用下,水体中的无机物以及难溶解有机物等在 MBR 膜表面沉积而形成凝胶层的可逆性膜污染的现象。2)化学污染。是指细菌胞外聚合物、溶解性有机物、多糖类黏性物溶解后形成的胶体物质等在MBR 膜表面相互作用形成膜的堵塞。3)微生物污染。是指微生物及其代谢产物附着于
5、MBR 膜表面,造成 MBR 膜阻塞的污染现象。MBR 膜污染主要是由以上三种污染物相互结合、相互作用而产生的污染现象,以上污染物的形成导致了摘要:膜-生物反应器具有能够实现净产能、出水水质优良、剩余污泥产量低等优点,近年来成为水处理行业的研究热点。综述了膜生物反应器污染形成过程、影响因素及控制污染的措施等,指出未来 MBR膜在污水及废水处理应用中的发展方向和开发利用。关键词:污水处理;膜生物反应器;膜污染;影响因素中图分类号:X703文献标志码:B文章编号:10036490(2023)07017403The Formation of Sewage Treatment and Research
6、 Progress of the Formation of Pollution and Influencing FactorsLi Yan-quan,Han Chao,Wu Yang,Tang Lin-yuanAbstract:Membranebioreactorhastheadvantagesofnetproductivity,excellenteffluentqualityandlowsurplussludge yield,In recent years,it has become a research hotspot in water treatment industry,In this
7、 paper,the pollution formationmechanism,influencingfactorsandpollutioncontrolmeasuresofmembranebioreactorarereviewed,Thedevelopment direction and utilization of MBR membrane in sewage and wastewater treatment are pointed out.Keywords:sewagetreatmentmembranebiologicalreactormembranepollutioninfluenti
8、alfactors污水处理中膜生物反应器污染的形成及其影响因素研究进展李彦泉,韩 超,吴 阳,唐林元(乌鲁木齐昆仑新水甘泉堡水务有限责任公司,新疆乌鲁木齐 830052)收稿日期:20230516作者简介:李彦泉(1971),男,山东青岛人,工程师,主要从事污水处理工作。资源与环境化 工 设 计 通 讯Resources and EnvironmentChemical Engineering Design Communications 175第49卷第7期2023年7月膜污染的加速形成3。膜污染可分为以下几个过程,低污泥浓度运行阶段:MBR 在初始运行时,MLSS较低膜表面附着低分子量的溶解性
9、有机物,通过分子扩散、重力沉降等作用传递、积累,另外一部分进入滤液中,吸附在膜孔内壁堵塞,随着 MLSS 的逐渐增大,膜表面沉积的污染物也不断增加。高 MLSS 运行阶段:因为反应器内 MLSS 较高,生化效率和污染物去除效率高,水体中各种溶解性有机物数量明显降低,此时 SS 和胶体物在膜表面相互作用形成凝胶层,此时污染物会加速积累,是高 MLSS 运行阶段膜通量减小的主要原因,也是 MBR 膜被污染堵塞的主要原因。4 膜污染的影响因素4.1 硬度离子硬度高可以导致无机物膜污染,当它们形成难溶的氯化物或氧化物时,会造成膜组件腐蚀和污染。桂 萍等4在污水处理厂污水 MBR 工艺深度处理,研究发现
10、,MBR 膜的渗透性不能保持不变是因为硬度较高碳酸钙不断积累结垢后引起的,Arabi 等5在亲水性涂层制成的高聚物膜为对象的实验中发现,当钙硬度为280 mg/L 时膜渗透性好,膜污染程度较低,当钙硬度为830 mg/L 时膜的渗透性降低,膜的污染会加剧。赵建军等6在膜生物反应器处理黄姜皂素废水的实验时发现,MBR 反应器 SRT 长度较长,当钙硬度增加钙结垢形式则会降低系统的处理效果。Liu等7以碳酸钙悬浮液为过滤介质的聚氨酯系中空纤维膜污染机理为研究对象,发现碳酸钙附着于膜表面形成了滤饼层是导致膜通量降低的主要原因。4.2 EPS和SMPESP 是导致膜污染的主要因素,当 EPS 含量增加
11、时膜的污染程度也会加剧,EPS 含量越高膜污染越严重,两者呈正相关。EPS 对水体中污泥的絮状物扩散起到阻碍作用,能够增加污泥的过滤性,EPS 还能黏结分散在水体中的微生物絮体结合成菌胶团。向混合溶液中加入 O3氧化以及粉末状活性炭(PAC)絮凝的实验8中发现降低 EPS 和 SMP 的浓度的效果。4.3 运行方式MBR 膜系统的外在环境主要有 pH、温度、DO 等,这些外部环境不会直接对膜造成污染,但是这些外部条件的变化会改变水体中黏度、污泥活性、颗粒物等性质发生改变,当这些物质的性质发生变化时就会造成膜的污染。郑祥等3研究发现,温度较低时 MBR硝化反应的抑制作用会加强,对于去除有机物的效
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