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當化學方法應用于污水處理設備時,某些試劑的過度使用容易導致水體的二次污染。因此,在設計前應做好相關的實驗研究?;瘜W方法包括鐵碳法、化學氧化還原法(Fenton試劑、H2O2、O3)、深度氧化技術等。
鐵炭法的工業運行表明,采用鐵炭作為制藥廢水的預處理步驟,可大大提高廢水的可生化性。采用鐵炭微電解-厭氧-好氧氣浮聯合處理工藝處理紅霉素、鹽酸環丙沙星等醫藥中間體生產廢水。鐵炭處理后COD去除率可達20%,終出水達到《*污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一*標準。2.Fenton試劑處理法中亞鐵鹽和H2O2的組合稱為Fenton試劑,可以有效去除傳統廢水處理技術無法去除的難降解有機物。
隨著研究的深入,人們在Fenton試劑中引入了紫外光(UV)和草酸(C2O42-),大大提高了Fenton試劑的氧化能力。以TiO2為催化劑,9W低壓汞燈為光源,采用Fenton試劑處理制藥廢水。脫色率為百分百,COD去除率為92.3%,硝基苯類化合物從8.05 mg/L降至0.41 mg/L。
氧化法這種方法可以提高廢水的可生化性,并具有良好的COD去除率。例如,balcioglu等人通過臭氧氧化處理了三種抗生素廢水。結果表明,BOD5/COD比值提高,COD去除率達到75%以上。4.氧化技術,又稱高*氧化技術,匯集了現代光、電、聲、磁、材料等類似學科的研究成果,主要包括電化學氧化、濕式氧化、超臨界水氧化、光催化氧化和超聲波降解。其中,紫外催化氧化技術具有新穎、高效、對廢水無選擇性等優點。
它特別適用于不飽和烴的降解。反應條件相對溫和,無二次污染。具有良好的應用前景。與紫外線、加熱、加壓等處理方法相比,超聲波處理有機物更直接,對設備的要求更低。作為一種新的治療方法,它正受到越來越多的關注。采用超聲波-好氧生物接觸法處理制藥廢水。在超聲波處理60s,功率200w的條件下,廢水的總COD去除率為96%。5.生化處理生化處理技術是目前廣泛應用的制藥廢水處理技術,包括好氧生物法、厭氧生物法、好氧-厭氧等組合方法。
農村污水處理是一種模塊化、高效的污水生物處理設備。是以生物膜為凈化主體的污水生物處理系統。該系統充分發揮了厭氧生物濾池、接觸氧化床等生物膜反應器生物密度高、抗污染能力強、功耗低、運行穩定、維護方便等特點,具有廣闊的應用前景和推廣價值。在滿足出水標準的前提下,農村污水處理的突出優點是:
1.設備埋在地下,可綠化,環境優美?! ?/p>
2.整個設備一般不需要專人管理?! ?/p>
3.占地面積可減少,設備上方可建停車場,*建廠等設施?! ?/p>
4.對周圍環境無影響,污泥少,噪音低,達到二*標準?! ?/p>
5.操作簡單,工藝新,效果好,使用壽命長?! ?/p>
6.設備可根據標準或地形需要布置。
農村污水處理技術性能:
1。兩*生物接觸氧化處理工藝采用生物接觸氧化,其處理效果優于全混合或兩*串聯全混合生物接觸氧化槽。
2.與活性污泥相比,體積小,對水質適應性強,抗沖擊負荷能力強,出水水質穩定,無污泥膨脹。罐內采用新型彈性三維填料,比表面積大,易于微生物掛膜和脫膜。在相同的有機負荷下,它對有機物的去除率較高,并能提高氧在空氣中的溶解度。
3.生化池采用生物接觸氧化法。填料的體積負荷相對較低,微生物處于自身的氧化階段,污泥產量較小。只需在三個月(90天)以上排放一次污泥(用化糞車將污泥吸入泥餅或脫水后運出)。整個設備處理系統設有電氣自動控制系統和設備故障報警系統,運行安全可靠。通常*專人管理,只需及時維護保養設備即可。
污水處理機械設備的結構設計:
一般來說,不一樣居民小區對水流量的要求區別非常大。廢水處理設備的方案設計和基建項目盡量結合居民小區的整體規劃和建筑工程特點,即產品造型設計應該與居民小區建筑工程地理環境相和睦,其功別具一格;
在污水處理上力求簡單實用,以方便管理。在合理情況下應當盡量采用平臺式布局,熟練掌握別墅地下室。平面設計圖應該緊湊,以節省商住用地;日常生活污水處理系統與其余的建筑物有一定的間隔,以減少對地理環境的傷害;居民小區廢水處理設備的工具化,模塊化,建筑施工安裝方便快捷,運行簡單,機器設備穩定,有效基建項目;處理水準高,污泥總產量少,并盡可能采用綠色環保處理專業性;處理房屋建筑對水力發電站負載和有機物負載的融進范圍非常大,使系統有出色的承擔破壞性負載的專業能力。
污水處理機械設備的流程:根據居民小區工業污水處理的規范,應選擇處理預期效果穩定、產泥少、綠色環保的化解方法。居民小區系統中的各種各樣建筑物一般均要建玻璃鋼化糞池,因而,玻璃鋼化糞池應與污水處理方法緊密聯系。
MBR膜法現在應用越來越廣泛,以其穩定清澈的出水備受關注,但其巨大的維護量也使很多使用者頭疼;那么要想在使用中盡量減少維護工作強度,在設計階段就需要注意以下幾個問題。
01該廢水適不適合用MBR膜法
MBR不是萬能的,它屬于微濾膜,是按能通過的顆粒物粒徑來定義的;所以,對于它來講堵塞問題是關鍵,一些易結垢、含油類物質和粘稠性物質較多的廢水,建議不要采用MBR膜法。
不適合MBR法的廢水類型有:乳化液/研磨液/淬火液/冷卻液廢水、表面活性劑廢水、石油類廢水、脂類廢水(有預處理措施除外)。
02MBR的品牌及相應的數量確定
決定了用MBR膜,那么下一步是決定用什么牌子,目前,MBR膜的質量進口和國產的差距還是很大的,雖然國產品牌通過增加膜絲數量、減少通量設計量也可以滿足需要,但相應的問題接踵而至。
從價格方面,進口膜約為國產膜的3~5倍,在價格可以接受的前提下,盡量采用進口膜,三菱和精工的膜片都不錯,當然,國產膜在保證足夠的設計余量的前提下還是可以的,重要的是設計人員要跟供應商做好深入的技術溝通,設計通量方面,一般國產膜廠家出廠的設計通量已經留了足夠的余量,但設計人員還是要再增加余量,個人認為增加50%以上,比如筆者曾經設計過一個小水量廢水,MBR選用國產品牌,但設計MBR用量是標準量的10倍,到現在2年時間未進行清洗,一直在正常使用,出水COD維持在30mg/L以下。
好近出現的平板膜抗污染性能普標優于絲狀膜;平板膜分為PVDF材質和PTFE材質,PTFE的抗污染性能好強,目前只有進口產品,以日本的性能好佳;膜的設計通量參考供應商提供的數據。
03MBR膜組件的設計
1、 把膜片拼裝在一起形成一個膜組件,特別注意的是,膜片與膜片之間間距要足夠大,有效距離要大于100mm(軸心距大于140mm),如果膜片本身膜絲密度大,那么有效間距要適當放寬,這樣做的目的是保持沖洗氣流順暢到達頂部膜絲,也可以減少膜絲之間的板結和截留物,減少膜組件的清洗頻率;平板膜的間距只要60~80mm就可以了;太大的間距導致占用空間太大;
2、 膜片橫向和豎向裝都可以,具體取決于安裝的空間;橫向裝時,膜絲保持微下垂,下垂幅度保持在10mm,也可以這樣說,在保證膜絲不受拉力的前提下,盡量直,這樣膜絲和膜絲之間就不會留有太多的雜物;推薦使用豎向安裝的方式。
3、 不能把膜組件做的很大,因為太大的膜組件,其安裝密度就會大,同樣的攪拌空氣量對它來講卻顯不足,而且在膜片上積累很多包裹物的時候,就需要對膜片進行噴洗,用高壓水槍或自來水,安裝太密會讓你很難沖到內層膜片,建議單個膜組件處理量不要超過1.5m3/hr。
04MBR曝氣裝置的設計要點
1、 曝氣裝置可以固定在池底(需要做膜組件承托架和膜組件滑入導軌),也可以跟膜組件做在一起,各有優劣,曝氣管的位置要做精心考慮,采用DN20穿孔管,每個膜片間隙對應一路穿孔管,穿孔大小Φ2.0mm,穿孔間距100mm,相鄰兩路管穿孔位置交錯穿插,孔口做單排垂直向上,有很多雙排、斜向下的做法,個人認為不可取,沉降的污泥不會對孔口產生堵塞。
2、 曝氣量的大小進行粗略估算,根據經驗數字,按照汽水比24:1即可(常規池深3.5m),風機排風壓頭選型比好高液位高0.01Mpa;風機出口設置泄氣閥,泄氣管口徑全開能卸掉70%的空氣量即可,泄氣口上加裝消音器,這套裝置用來控制生化槽中的DO值以及保護風機。
3、 每個膜組件曝氣都設置單獨的調節閥,同時整個生化槽的充氧曝氣要另外做單獨的控制閥,用微孔充氧曝氣裝置,確保能靈活調整攪拌空氣量和充氧空氣量。
4、 MBR池DO控制好佳為2.5~5之間,正常液位約為3ppm,在液位高低不同時,DO也會有變化,不宜長時間超過5.0ppm。
05MBR抽吸泵的設計要點
1、 有條件的情況下,盡量每個膜組件配1臺泵,這樣方便觀察判定每個膜組件的狀態(壓力和通量),但多個膜組件共一臺也可以,在每個膜組件吸水管路上裝流量計。
2、 抽吸泵盡量低于液位安裝,越低越好,在膜組件正常狀態下,靠虹吸也是可以出水的,如果MBR池是地下池,那就做地下機房,確保抽吸泵能有足夠的吸程;低于MBR主要的參數是跨膜壓差,各品牌規定略有不同,一般不宜高于0.03Mpa,在這里跨膜壓差不一定等于真空表讀數,還要看泵的進水口高度和生化池液位的高度差,如果真空表的讀數為0.03pa,生化池液位比泵進水口高1m,那么此時的跨膜壓差為0.04Mpa;若泵安裝位置高于生化池液位1m,則此時的跨膜壓差只有0.02Mpa,公式就是:跨膜壓差=真空表讀數(取正)+(生化池液面高度-抽吸泵進水口高度)。
3、 抽吸泵出口管路一定要加裝透明流量計和取樣閥,透明的流量計就可以直觀的看到水質狀態,每個流量計前面或后面加調節閥,用來調節膜組件的出水量。
4、 電氣控制:一般設置MBR抽吸泵運行為13min運行,2min停止,能有效減少堵塞的頻率,具體啟動停止時間要征求廠家的意見,在電接點壓力表壓力超限時,能停泵并報警;抽吸泵要能與風機聯動,風機在停止狀態時,抽吸泵不工作。
06化學浸泡清洗
1、 在有條件的情況下,為了減少工作強度,能實現整個膜組件的清洗,這就要求做好膜組件的出池入池定位,水管及氣管要做方便拆卸的活連接(氣管如果不與膜組件做在一起則氣管不用考慮),而且這個活連接要經久耐用,個人建議用優質法蘭連接或者采用著名品牌的雙由令球閥連接,膜組件的起落配套行車,能有效減輕勞動強度,行車貼牌500kg(實際可以做到1t的起重量)。
2、 化學浸泡槽要做3個,大小要膜組件放進去綽綽有余,高度在淹沒膜絲之后再留500mm超高,每個浸泡槽要做好穿孔曝氣管道及其保護平臺;
浸泡槽總深度=池底平臺高度+膜組件底部到好上層膜絲的高度+500mm超高。
3、3個浸泡槽邊上要設置2個儲液桶,其容量要大于浸泡槽的有效容積,用來將清洗藥液重復利用。
4、每個浸泡槽要配套1臺塑料排污泵,用來將藥液從浸泡槽中移送到儲液桶或排放。
5、要考慮洗過之后的廢液的處理方式,NaOH可以當作藥劑加入到系統中,NaClO經過澄清處理直接排放或儲存回用即可,檸檬酸可以慢慢投加到生化處理系統中。
6、每個浸泡槽的攪拌空氣量按照劇烈攪拌來設計,并安裝有調節閥。
7、浸泡槽要設有自來水加入管道,管道要粗,避免在自來水注水上浪費時間,注滿時間以10min為宜,參考數據,在自來水壓力2~3公斤時,DN50的自來水管流量約18~22m3/hr。
8、常用化學清洗藥劑及濃度:
NaOH(用來殺菌和清洗掉有機污染物):濃度1%~2%,浸泡時間>2h;
檸檬酸(用來除去無機結垢,沒有則省略):濃度2%,浸泡時間>2h;
NaClO(10%液體,用來深度殺菌,恢復膜絲過濾功能):濃度5%,浸泡時間>2h;
酒精(95%工業*酒精)單片浸泡2min,用來恢復失水后的膜絲,未脫水則省略;
9、清洗步驟:水沖洗→水浸洗→堿液浸洗→檸檬酸浸洗→NaClO浸洗→水沖洗→復位。
10、注意,檸檬酸為有機酸,使用不受限制,但如果距離下次使用超過1個月,就會在儲存過程中發霉變質,建議一次性使用。
11、注意,每次清洗完需要檢查膜絲斷絲,對于斷絲單根打結處理。
12、好近筆者設計出一套可以在線進行MBR浸泡清洗的MBR池型,已在申請專門,可避免MBR膜組件起吊等勞動量,實現自動在線浸泡清洗。
07在線反沖洗
1、 *先不要對在線反沖洗抱有太大依賴,MBR的反沖洗跟傳統意義的反沖洗的效果不同,MBR的正常堵塞大部分是由微生物在膜絲內部的滋生繁殖引起的,而由顆粒物引起的硬堵塞占很小的分量。
2、 但在線反沖洗還是要加,用來應對非正常堵塞的情況,比如污泥狀態惡化、MBR抽吸泵流量被誤操作調的很大或進入了微小顆粒物,引起了硬堵塞,反沖洗還是很有效果的。
3、 在線反沖洗由PLC自動控制,每天一次(前提是采購的膜片支持在線反沖,不要不支持而卻做了,造成膜絲孔徑擴大),反沖用的水至少是自來水,末端裝自來水過濾器,過濾精度需達到50μm,反沖水量約正常過濾通量的3~5倍,壓力不要超過2.5公斤,否則會對膜絲造成損壞,可以直接由自來水管路接入,不用裝加壓泵,但務必要裝壓力表和流量計。
為什么MBR膜上這么容易結垢,個把月就要拆下來洗,在線反洗都沒用,求大神指導?
MBR在污水處理已經得到了廣泛且成熟的應用,因為MBR替代了二沉池,可以保證出水SS和高污泥濃度,省去了很多污師在運營中的一些煩惱,但是,膜污染問題也一直困擾著MBR的發展及運行!那么針對這些問題,MBR操作人員究竟該怎么做?才能快速找到膜污染根源,并給予精準打擊,以此減少清洗頻率。
01膜污染的定義
膜污染通常是指混合液中的物質在膜表面(外部)和膜孔內(內部)吸附聚集,造成膜孔堵塞并促使孔隙率變小,引起膜通量的衰減和過濾壓力升高的過程。
在膜過濾的操作中,水分子和細小物質不斷透過膜,同時一些物質被膜截留而堵塞膜孔或在膜表面沉積,從而造成膜污染??梢哉f,是膜截留導致了膜污染。膜污染的直接表現,就是膜通量的下降或者操作壓力的升高。
活性污泥混合液體系中存在的營養基質、菌膠團、微生物細胞、細胞碎片、微生物代謝產物(EPS、SMP)以及各種有機、無機溶解性物質等都對膜污染有貢獻。
膜污染的發展通??煞譃?階段(也有2階段說法):
(1)初始污染:發生在膜系統投入運行的初期,膜面與混合液中的膠體、有機物等發生強烈的相互作用,污染方式有粘附、電荷作用、膜孔堵塞等。錯流過濾的條件下,細小的生物絮體或胞外聚合物依舊能夠依附在膜表面上,而小于膜孔徑的物質會在膜孔中吸附,通過濃縮、結晶沉淀和生長繁殖的作用造成膜污染。
(2)緩慢污染:初期膜表面光滑,大顆粒物質不容易附著,主要由EPS、SMP、生物膠體等黏性物質通過吸附橋架、網捕等作用吸附在膜表面形成凝膠層,造成膜過濾阻力的緩慢上升,對混合液中的污染物的截留性能會有增強。凝膠層的污染是不可避免的,帶來的影響是膜阻力的緩慢上升。在恒流操作中表現為TMP的緩慢上升,在恒壓模式中表現為通量的緩慢衰減。
(3)快速污染:*2階段形成的凝膠層在持續的過濾壓差和透水流的作用下,隨著污染物的沉積逐漸密實,導致膜污染從量變到質變,混合液中的絮體迅速在膜表面聚集并形成污泥濾餅,跨膜壓差快速上升。
凝膠層的污染是不可避免的,帶來的影響是膜阻力的緩慢上升。在恒流操作中表現為TMP的緩慢上升,在恒壓模式中表現為通量的緩慢衰減。一旦大量的污泥絮體在膜面沉積而形成的泥餅層,系統基本是無法正常運行的。MBR運維過程的主要注意事項就是延緩凝膠層污染(保持好的水力條件,原位清洗,控制膜污染發展速率,延長緩慢污染的運行時間),控制泥餅層污染(快速污染)。
02膜污染的類型
(1)按污染物質成分分類
有機污染
主要來源于混合液中的大分子有機物(多糖、蛋白質等),腐殖酸類,微生物絮體、細胞碎片等。其中溶解性有機物SMP、EPS雖然對于MLSS來說占比非常低,但是它們所造成的膜污染占到26%-52%。微生物在膜孔內及膜表面生長、吸附作用也是膜污染的重要因素。
無機污染
由金屬鹽類,無機鹽離子架橋作用形成。膜的常見無機污染主要是鈣、鎂、鐵、硅等的碳酸鹽、硫酸鹽及硅酸鹽的結垢物質,其中碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂較多。
(2)按污染物的性質分類
可逆污染(暫時污染):可以通過一定的水力措施進行去除膜污染;如通過清水反洗、曝氣抖動可以去除的。
不可逆污染(長期污染):不能通過水力清洗措施去除的膜污染,可以通過用氧化劑、酸、堿、還原劑等清洗進行去除的。
可逆和不可逆,都是可以洗出來的。任何清洗手段都洗不出來的就叫不可恢復性污染。
(3)按污染物的位置分類
混合液中的物料在膜孔內吸附、濃縮結晶、聚集形成的叫內部污染;在膜表面的聚集和沉積形成的叫外部污染。
03膜污染的因素影響
1、污泥混合液特性
膜生物反應器中的膜污染物質的來源是活性污泥混合液,污泥混合液對膜的污染*為復雜。
1、EPS和SMP
胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物產物(SMP)都是微生物代謝產物,成分大致相同,它們對膜污染有著重要且復雜的影響,是MBR過程中好主要污染物。
EPS濃度過高,會增大混合液粘度而不利于溶解氧的擴散,使污泥系統充氧困難,從而影響菌膠團的正常生理活動,從而使膜過濾阻力升高。而EPS含量過低,會引起絮狀物分解,從而對MBR的運行不利。
因此,存在一個好優EPS值,使絮狀物結構穩定,并且不會引起高的膜污染趨勢。
研究發現大部分SMP分子量小于1KDa和大于10KDa,小分子量的溶解有機物,在通過膜的同時,易堵塞膜孔,造成膜污染,并成為出水中主要殘留有機物。
同時,SMP的特性與組成也受到多個運行參數影響。
一般來說,MBR中SMP對膜的污染趨勢隨MLSS的增加,有機物載入量的下降,以及溶解氧的升高而減弱。
2、混合液懸浮固體濃度MLSS
MLSS濃度直接影響混合液粘度,粘度升高是MLSS上升引起混合液過濾性能下降的主要原因,如果錯流速率或者曝氣強度不足以沖刷掉附著在膜表面的固體,將很快引起污染層的產生。
3、粘度
混合液粘度受MLSS影響,MLSS濃度高于臨界值時,粘度隨固體濃度增加而指數升高。
在中空纖維MBR中,混合液粘度影響氣泡大小,及纖維膜在反應器中的靈活性。另外,粘度升高會使溶解氧DO傳遞效率下降,低溶解氧濃度會加劇膜污染趨勢。
4、污泥親疏水性
許多研究結果表明污泥中親水性溶解有機物對膜污染的發生起到負面作用。然而,也有研究發現高疏水性絮狀污泥同樣會引起膜污染。
污泥的疏水性和表面電荷都與胞外聚合物的組成和性質以及絲狀細菌生長指數有關,絲狀細菌過量繁殖會產生大量,使電勢下降,絮狀污泥形狀不規則,疏水性增強,導致嚴重的膜污染。
5、污泥顆粒大小
膜通量下降主要是由于2um左右的顆粒引起的。一般來說,顆粒尺寸越小,顆粒越易在膜面沉積,形成的沉積層也越致密,透水性越小,故顆粒尺寸過小將加劇膜污染。
6、污泥沉降指數SVI
盡管對膜污染沒有直接影響,但污泥沉降指數(SVI)能夠反映出混合液中的有機物質的沉降性。
目前不能沉降的有機物質,如膠體,溶解有機物,被普遍認為是膜的主要污染物質。
2、MBR過程的操作條件
操作條件直接或間接影響著膜污染和污泥的性質和組成。
1、污泥停留時間(SRT)
實際結果表明,增加SRT可以減少SMP和EPS的產生,膜污染率也會隨之降低。
但是,過長的SRT會使污泥濃度過高,也會帶來過高的粘度并影響到傳質和反應器的流體力學,導致更嚴重的膜污染。一般城市污水處理中膜生物反應器的SRT為5-20天。
2、水力停留時間(HRT)
雖然HRT對膜污染沒有直接影響,但是短HRT會給微生物提供更多的營養物質,而使微生物快速生長,導致MLSS濃度升高,并且使通量增加,從而會增大膜污染發生的可能。
3、溫度和pH
對比不同季節溫度不難發現,低溫期可逆污染更加嚴重,高溫期不可逆污染發展更迅速。
MBR運行pH范圍一般是6-9,范圍之外,反應器中的硝化細菌會迅速減少,導致硝化作用受到抑制。當pH值高于其臨界值時,膜污染迅速,而當溫度升高時,好大允許pH值就會降低。
4、溶解氧(DO)
低濃度溶解氧會使細胞疏水性降低,而引起污泥絮體分解,當DO低于1mg/l時,SMP含量急劇升高 。溶解氧也會影響EPS和SMP中成分組成,在高溶解氧MBR體系中,蛋白和多 聚糖的比率也會升高,并且微生物群落組成會非常不同。
5、膜通量
對于所有膜過程,通量的升高都會引起膜污染的加劇。
在通量的選擇與膜面積好小化,反沖洗和化學清洗時間間隔好小化之間取得平衡,也直接影響著運行成本。
6、錯流速率和曝氣
在分體式膜生物反應器中,錯流速率(CFV)是快速改變膜透過性的方法之一。
在高濃度和小孔徑膜的系統中,CFV的增大可以緩解污染物在膜表面沉積。
但對于混合液顆粒物相對較大的情況下,CFV的增強對通量升高沒有甚至相反的作用。
浸沒式MBR工藝中曝氣起到非常重要的作用:a、通過曝氣提供溶解氧,供污泥中的微生物正常生長代謝;b、起到攪拌作用,使污泥懸浮,在混合溶液中充分混合;c、使中空纖維膜組件膜絲疏松,并在膜表面產生剪切力,減少污染物在膜表面沉積,一定程度上防止膜污染的產生。
3、膜的性質與膜組件結構
1、膜的孔徑大小
小孔徑膜,容易截留溶液中的污染物,在膜表面產生沉積層,使膜阻力增加。這類污染一般屬于可逆污染,可以通過錯流、反洗、曝氣等物理方式去除,內部污染較小。
大孔徑膜,在過濾初期膜孔堵塞較嚴重,隨著表面動態膜的形成,截留作用開始提高。但是污染物易在膜孔表面和內部產生沉積和堵塞,形成不可逆污染甚至不可恢復污染,成為長期運行中造成膜性能下降,壽命減少的主要因素。
2、膜材料
針對厭氧MBR中不同膜材料的污染情況,研究表面在同樣運行條件下,聚偏氟乙烯(PVDF)膜的污染趨勢明顯小于聚砜膜(PS)和纖維素膜。
值得一提的是,當活性污泥有機物組分中存在與膜材料相似的聚合物時,不可逆污染物的成分取決于膜材料。
3、膜表面粗糙程度
膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加,但同時也增加了膜表面的撓動程度,阻礙了污染物在膜表面的沉積,因此粗糙度對膜通量的影響是兩方面因素綜合作用的結果。
4、親疏水性
膜材料的憎水性對膜污染也有很重要的影響,比較了憎水性超濾膜和親水性超濾膜,得出憎水性超濾膜膜面更容易吸附溶解性物質,表現出更大的易污染傾向。
目前,改變膜疏水性的方式大多是對膜材料進行改性。如改變孔徑大小,膜表面粗糙程度,添加無機材料在膜表面形成動態預涂層等。
04 膜污染的控制措施
膜污染的形成主要因素有:膜固有性質、混合液性質和系統運行環境,控制及解決膜污染也應該從這三方面采取相應的措施。
(1)膜的固有性質
膜的物理及其化學性能是由膜材料決定的,膜在混合液中的抗污染能力與其材料有關。有研究表明膜的親水性對抗污染能力有非常重要的影響。在有機膜材料中,有的是親水性材質如PAN,大多數均為疏水性材質,像PVDF、PE、PS等。疏水性有機材料在應用時必須進行親水性改造,由于改造工藝的差異,親水性在使用過程中的流失就有了快慢之分。
此外,膜抗污染能力還與膜表面粗糙度、膜表面電荷、膜孔徑等均有關系。一般來說,可以通過選擇親水性更好的膜材料,改善膜表面的粗糙度,選用與混合液電位相同的膜材料和合適的膜孔徑來改善膜抗污染的能力。
無機膜如陶瓷膜:以氧化鋁、碳化硅、氧化鈦、氧化鋯等為原料,高溫燒結而成,在通量、強度、化學穩定性方便比有機膜具有明顯的優勢。
(2)混合液的性質
膜污染很大程度是膜與混合液之間的相互作用的影響結果,混合液的性質包括污泥濃度和黏度、顆粒分布、溶解性有機物濃度、微生物代謝產物濃度等。
污泥濃度較低時,污泥對有機物的吸附降解能力不足,混合液中有機物濃度增加,膜孔堵塞嚴重,濃差*化引起膜表面溶質的濃度顯著提高易形成凝膠層,導致過濾阻力增加;當污泥濃度高于一定值時,EPC濃度增加,污泥黏度增長快速,黏度對膜通量和混合液中氣泡大小都會產生影響,污泥易在膜表面沉積,形成較厚的污泥層。一般認為污泥濃度存在一個臨界值,當污泥濃度高于該值時,對膜通量將產生不利影響,所以可以選擇污泥濃度控制在合適的范圍內來有效的控制膜污染。污泥膨脹和污泥細碎易引起嚴重的膜污染。
另MBR工藝的進水水質對混合液組分也有較大的影響,需要進行一定程度的預處理,比如:毛發垃圾物質會纏繞模式,造成膜組件積泥從而導致膜污染,需要在進入好氧生化前采用不同的細膜格柵去除;泥砂等硬度較大的顆??赡軙p傷膜絲,需要采用沉砂池去除;油類對膜絲造成無法清洗的污染,超過要求需要通過隔油、氣浮等去除;無機物:可能在膜表面析出、結垢,堵塞膜孔??赏ㄟ^絮凝沉淀或調整pH控制其不析出。其它對膜有影響的特征污染物,像有機溶劑、表面活性劑、消泡劑、PAM、硬度、堿度、溫度,這些在具體情況中要特別注意。
(3)系統運行環境
次臨界通量
臨界通量的定義為,存在這樣一個通量,當通量大于此值時,TMP增加明顯;而當通量小于此值時,TMP保持穩定不變。這個概念可以幫助我們在膜通量好大化和膜污染有效控制之間找一個參考點。在膜組件的實際運行中,將運行通量高于臨界通量時稱為超臨界通量操作,運行通量小于臨界通量時稱為次臨界通量操作。在實際應用中,必須選擇合適的運行通量。此運行通量值在次臨界的范圍,有時候運行通量僅為臨界通量的50%左右。當然,膜污染在長期運行的MBR中,即使采用次臨界通量操作模式,其TMP也是逐漸增加的。
合理的曝氣
在MBR中,曝氣的目的除了為微生物供氧以外,還使上升的氣泡及其產生的擾動水流清洗膜表面和阻止污泥聚集,以保持膜通量的穩定。同時氣泡與膜纖維碰撞產生的抖動作用甚至使膜纖維之間互相摩擦,可加速膜面沉積物的脫落,利于膜污染的緩解。曝氣過大時,會導致膜表面沉積的顆粒粒徑減小,使濾餅的結構更加致密,從而使膜過濾阻力增加;相反的,曝氣量過小時,擾動削弱,污染會加重,因此要選擇合適的曝氣量。
運停交替
根據膜污染的3階段理論,膜表面的污染形成需要一個過程。*先,污染物會在膜表面吸附、沉積、聚集,采用間歇抽吸的操作模式旨在通過定期的停止膜過濾,以使沉積在膜表面的污泥在曝氣和水流所造成的剪切力作用下從膜表面脫落下來,使膜的過濾性能得以恢復。一般抽吸時間越長,懸浮固體在膜表面積累的程度越大;停止的時間越長,膜表面沉積污泥脫落越徹底,膜過濾性能也能恢復越多。原則上應根據膜廠家的推薦及實際工程的運行來確定符合自身特點的運停交替方式。