（生态学专业论文）投加pac对mbr污泥混合液特性及膜污染的影响研究.pdf

目录 目录 中文摘要i 英文摘要i i i 1 弓l 言。l 1 1 膜生物反应器工艺简述1 1 1 1 膜生物反应器的组成。1 1 1 2 膜生物反应器特点2 1 2 国内外膜生物反应器的研究进展与应用。2 1 2 1 国外膜生物反应器研究进展与应用2 1 2 2 国内膜生物反应器研究进展与应用3 1 3 膜污染概述4 1 3 1 膜污染定义与来源4 1 3 2 膜污染的影响因素5 1 3 3 控制膜污染的措施“8 1 4 课题来源及研究目的与内容1 0 1 4 1 课题来源与研究目的和意义1 0 1 4 2 研究的主要内容l l 2 材料与方法1 2 2 1 试验装置1 4 2 2 试验运行条件1 4 2 3 活性污泥的培养驯化1 4 2 4 试验用水水质及分析项目测定方法1 4 2 4 1 试验用水水质1 4 2 4 2 分析项目及测定方法1 4 3 结果与分析1 9 3 1m b r 和p a c m b r 运行效能比较1 9 3 1 1 投加p a c 对c o d 去除效果的影响1 9 3 1 2 投加p a c 对n h 4 + - n 去除效果的影响2 0 3 1 3 投加p a c 后反应器内n 0 3 - n 、n 0 2 - n 的变化2 2 3 1 4 投加p a c 对t n 去除效果的影响2 3 3 1 5 投加p a c 对t p 去除效果的影响2 4 3 1 6 投加p a c 对浊度去除效果的影响2 5 3 2p a c 对m b r 中活性污泥混合液性质的影响2 6 3 2 1 污泥浓度的变化2 7 3 2 2 混合液黏度的比较2 7 3 2 3 混合液中e p s 的比较2 9 东北农业大学理学硕士学位论文 3 2 4 污泥粒径的比较31 3 2 5 上清液中s m p 的比较3 2 3 3 1 有机物分子量分布特征的比较3 4 3 3 2 污泥比阻的比较3 7 3 3 投加p a c 减缓膜污染的研究3 8 3 3 1p a c 对过膜压力的影响”3 8 3 3 2p a c 对总过滤阻力的影响3 9 3 3 3 膜阻力分布比较分析“4 0 3 3 4p a c 对泥饼层阻力的影响4 1 3 3 5p a c 对r d 的影响4 l 4 结论4 3 致谢4 4 参考文献4 5 攻读硕士学位期间发表的学术论文5 0 i i 一0，。簟， l- c o n t e n t s co n t e n t s c h i n e s ea b s t r a e t “i e n g l i s ha b s t r a c t i i i 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1i n t r o d u c t i o no f l 位r ”l 1 1 1c o n s t i t u t i o no f m b r l 1 1 2c h a r a c t e r i s t i c so f m b r 2 1 2t h er e s e a r c hp r o g r e s sa n da p p l i c a t i o no fm b ra th o m ea n da b r o a d 2 1 2 1t h er e s e a r c hp r o g r e s sa n da p p l i c a t i o no f m b ra b r o a d ”2 1 2 2t h er e s e a r c hp r o g r e s sa n da p p l i c a t i o no fm b ra th o m e 3 1 3i n t r o d u c t i o no fm e m b r a n ef o u l i n g 4 1 3 1d e f i n i t i o na n ds o u r c e so fm e m b r a n ef o u l i n g 4 1 3 2f a c t o r so f m e m b r a n ef o u l i n g ”5 1 3 3m e a s u r e st oc o n t r o lt h em e m b r a n ef o u l i n g 一8 1 4s u b j e c ts o u r c e sa n dp u r p o s e & c o n t e n to f r e s e a r c h 1 0 1 4 1s u b j e c ts o u r c e sa n dp u r p o s e & s i g n i f i c a n c eo f r e s e a r c h 1 0 1 4 2c o n t e n to f r e s e a r c h ll 2m a t e r i a la n dm e t h o d s 1 2 2 1t e s td e v i c e 1 4 2 2t e s to p e r a t i n gc o n d i t i o n s 1 4 2 3a c c l i m a t i o no f a c t i v a t e ds l u d g e 1 4 2 4t b s tw a t e ra n dm e t h o d so f a n a l y t i c a li t e m s 1 4 2 4 1t e s tw a t e r 一1 4 2 4 2a n a l y t i c a li t e m sa n dm e t h o d s 1 4 3r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 1 9 3 1c o m p a r i s o no f r u n n i n gp e r f o r m a n c eb e t w e e nm b ra n dp a c - m b r 1 9 3 1 1e 仃e c t0 f p f 气ca d d i t i o no nr e m o v a lc o d 1 9 3 1 2e f f e c t0 f p a ca d d i t i o no nr e m o v a ln h 4 + n 2 0 3 1 3c h a n g eo f f a ca d d i t o no nn 0 3 - na n dn 0 2 - n ”2 2 3 1 4e f r e c to f p i a ca d d i t i o n0 1 1r e m o v a l1 n 2 3 3 1 5e 脆c to f p a ca d d i t i o no nr e m o v a lt p 2 4 3 1 6e 妇陌c to f p a ca d d i t i o no nr e m o v a lt u r b i d i t y 2 5 3 2e f r e c to fd o s i n gp a co na c t i v i t e ds l u d g em i x t u r ei nm e m b r a n c eb i o r e a c t o r 2 6 3 2 1c o m p a r i s o no f m l s sg r o w t h ”2 7 3 2 2c o m p a r i s o no f m i x t u r ev i s c o s i t y 2 7 3 2 3c o m p a r i s o no fe p s 2 9 i i i 东北农业大学理学硕士学位论文 3 2 4c o m p a r i s o no fs l u d g ep a r t i c l es i z e 3l 3 2 5c o m p a d s o no f s m p 3 2 3 2 6c o m p a r i s o no f d i s t r i b u t i o no f r e l a t i v em o l e c u l a rm a s s 3 4 3 2 7c o m p a r i s o no f s p e c i f i cr e s i s t a n c et of i l t r a t i o n ”3 7 3 3r e s e a r c ho nr e s i s t i n gm e m b r a n ef o u l i n gb ya d d i n gp a c 3 8 3 3 1e f f e c to f a d d i n gp a co nt r a n s m e m b r a n ep r e s s u r e “3 8 3 3 2e f f e c to f a d d i n gp a co nt o t a lr e s i s t a n c ep a c 3 9 3 3 3a n a l y s i so nm e m b r a n er e s i s t a n c e 4 0 3 3 4e f f e c to f a d d i n gp a co nc a k el a y e rr e s i s t a n c e “4 1 3 3 5e f f e c to f a d d i n gp a co np o r eb l o c k i n gr e s i s t a n c e ”4 1 4c o n c l u s i o n 4 3 a c k n o w l e d g e m e n t 4 4 r e f e r e n c e s 4 5 p u b l i s h e da r t i c l ed u r i n gs p e c i a l i z i n gt h ed e g r e eo fm a s t e r 。5 0 i v 簟j |! -，蛐， 研究生学位论文独创声明和使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。掘我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 洼! 垫迫直墓丝壶要挂型童盟笪：奎拦卫窒或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 日期：了d 年r 月砌日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：于。l 上p 匕j oi 卜7 日壹匹吓了： 7 。 旬砂日期：b 知年h 细 导师签名：陶抚疮日期：_ 知年 聊 ，j 10 摘要 摘要 膜生物反应器( m e m b r a n eb i o r e a c t o r , m b r ) 是将废水生物处理技术与膜分离技术相结 合的一种高效、实用的新型污水处理技术。但是膜污染成为m b r 广泛应用的瓶颈，它会导 致膜通量下降，增加膜组件更换和清洗的频率，从而增加了m b r 的运行费用。因此，解决 膜污染问题是今后研究的重点和难点。 本文通过平行对比研究的方法，考察了投加粉末活性炭( p o w d e r e da c t i v a t e dc a r b o n ，p a c ) 对长期运行的m b r 处理效果及反应器中污泥混合液特性的影响，并探讨加入p a c 减缓膜污 染的原因。试验结果表明： 1 ) 本试验条件下，两个反应器对c o d 、n i - h + - n 和浊度的去除效果显著，平均去除率都 在9 5 以上，出水c o d 1 5 m # l ，n h 4 + - n _-嚣嚣_u，山田 结果与分析 3 2 4 污泥粒径的比较 童 蟪i 爨 露 0 2 0 4 0 6 08 01 0 01 2 01 4 0 s i u ，d 图3 1 9 污泥粒径随s r t 的变化 f i g 3 1 9v a r i a t i o no fs l u d g ep a r t i c l es i z ew i t hs r t 反应器运行期间污泥颗粒平均粒径变化见图3 1 9 。由图3 1 9 可见，m b r 和p a c - m b r 中污泥接种时的平均粒径分别为5 1 2 2i ji n 和5 1 7 6g tr n 。随着s r t 的延长，m b r 中的污泥 粒径在反应器运行第9 0 d 时达到最大平均粒径9 2 5 71 tm ，反应器运行后期，m l s s 继续增加， 但由于曝气产生的剪切力作用，使小颗粒污泥聚合成大颗粒的难度进一步增大，且较长的污 泥龄导致污泥絮体中起黏结作用的e p s 老化生成s m p ，污泥黏结能力下降，无法聚集成粒径 较大颗粒，导致污泥平均粒径有所减小，但减小幅度不大。而p a c m b r 中的污泥粒径随s r t 的增加不断增大，后期相对稳定。 同时发现，p a c m b r 中的污泥平均粒径始终大于m b r 。这也是由炭粒与菌胶团之间的 相互作用导致的( s a l a n i t r ojp ，2 0 0 0 ) 。活性炭的吸附性和微生物的附着性使得混合液中的大量 游离细菌、微生物絮体迅速地包围炭颗粒，形成大的絮体，当其他絮体或游离细菌接近时， 各自的胞外聚合物e p s 不规则地缠绕在一起，从而使絮体进一步凝聚形成一个以炭颗粒为骨 架的大絮体，二者的相互作用使含有炭颗粒的大絮体在曝气剪切力下稳定存在。 活性污泥颗粒的大小与膜通量的下降有着密切关系( 刘阳等，2 0 0 8 ) ，活性炭的投加引起 污泥絮体粒径增大，能够起到减缓膜污染的作用。活性污泥平均粒径与混合液中e p s 含量的 关系见图3 - 2 0 。由图3 2 0 和式( 3 - 6 ) 、式( 3 7 ) 可知，混合液e p s 含量的增加，有助于增 大污泥絮体粒径。 m b r 中污泥平均粒径与混合液中e p s 含量的关系如式( 3 6 ) ： y = 0 2 5 8 6 x + 4 3 6 7 8 r 2 = 0 5 7 4 7 ( 3 6 ) p a c m b r 中污泥平均粒径与混合液中e p s 含量的关系如式( 3 7 ) ： y = 0 2 3 2 2 x + 5 1 0 9 8 r 2 = 0 7 4 5 8( 3 7 ) 3 l 舳 粥 卯 东北农业大学理学硕二l 学位论文 耍 餐 斟- o5 0l o o e p s 含曼m g l - 1 图3 2 0 污泥粒径与e p s 的关系 f i g 3 2 0r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns l u d g ep a r t i c l es i z ea n de p s 3 2 5 上清液中s m p 的比较 近年来，溶解性微生物产物s m p 对膜污染的贡献越来越得到重视。以多糖、蛋白质等物 质为主要成分的s m p ，主要产生于微生物的基质分解过程和内源呼吸过程。其中高分子物质 的含量较高且可生物降解性差，因此，在膜生物反应器中s m p 会产生积累。并且膜生物反 应器中s m p 对混合液污泥性质的影响与传统生物处理系统不同，存在放大效应，需予以足 够重视。图3 2 1 和图3 2 2 为反应器内上清液中s m p 组分及含量随s r t 的变化。 踢 之 6 0 差 磊 3l l2 02 33 94 75 05 96 77 38 09 l 1 0 21 1 4 1 2 8 运行时间，d 图3 2 1m b r 上清液中s m p 随运行时间的变化 f i g 3 21c h a n g e so fs u p e m a t a n ts m p i nm b rw i t hs r t 3 2 结果与分析 5 05 96 77 38 09 l1 0 2 1 1 4 1 2 8 运行时间，d 图3 2 2p a c m b r 上清液中s m p 随运行时间的变化 f i g 3 2 2c h a n g e so fs u p e m a t a n ts m p i np a c - m b rw i t hs r t ol o3 04 0 e p s m g - l i 图3 2 3e p s 与s m p 的关系 f i g 3 - 2 3r e l a t i o n s h i pb e t w e e ne p sa n ds m p 由图3 - 2 1 和图3 2 2 可见，上清液中s m p 浓度的变化规律和混合液中e p s 含量的变化规 律相似。反应器运行前期，膜的截留作用导致相对分子质量较大的s m p 在反应器中不断积 累，并且微生物不能以逐步积累的s m p 为底物进行合成代谢，相反，组成复杂的s m p 对微 生物的活性造成抑制，使得上清液中s m p 浓度不断增加。随着运行时间的延长，微生物逐 步得到驯化，s m p 也逐渐被微生物利用，上清液中s i v i p 浓度开始降低。 比较图3 - 2 l 和图3 2 2 可知，p a c m b r 上清液中s m p 浓度明显低于m b r 。分析原因， 3 3 尬 m 8 6 4 2 0 人l 8曲星= h ：! m 8 6 4 2 o b咖量，d暑 东北农业大学理学硕士学位论文 p a c 的投加，使反应器中原本呈分散生长的活性污泥形成了以p a c 颗粒为骨架的网状结构， 由于网状絮体的网捕作用，营养物质同样集中于污泥絮体内部，即微生物对有机物的吸咐和 降解以及活性炭的生物再生都发生于污泥絮体之中，并使吸咐、解吸或生物再生作用之间保 持着动态平衡。同时，p a c 具有很强的吸附性能，它可以吸附上清液中的微生物分泌的有机 物，这在一定程度上降低了上清液中s m p 浓度。 图3 2 3 拟合了混合液中e p s 与上清液中s m p 的关系，发现混合液中e p s 含量与上清液 中s m p 浓度具有很高的正相关性，即混合液e p s 含量越大，上清液中s m p 浓度就越高。 m b r 中混合液中e p s 含量与上清液中s m p 浓度的关系如式( 3 - 8 ) ： y = 0 1 7 8 x + 1 5 2 2 3 r 2 = 0 9 5 4 7 ( 3 8 ) p a c m b r 中混合液中e p s 含量与上清液中s m p 浓度的关系如式( 3 - 9 ) ： y = 0 2 0 6 3 x + o 1 2 7 3 r2=09519(3-9) 3 2 6s 有机物相对分子质量分布特征的比较 由于s m p 组成复杂，所以试验采用切割分子量分布的方法来表征s m p 在反应器内的组 成，根据滤膜规格，将s m p 的相对分子质量分布分为八个区间进行研究。图3 2 4 和图3 - 2 5 为反应器运行1 5 d 、2 6 d 、3 8 d 、5 0 d 、5 9 d 、6 9 d 、8 1 d 、9 2 d 、1 0 3 d 、t1 5 d 、1 3 0 d 时m b r 和p a c - m b r 中上清液分子量分布特征。 薹 求 | l o o k5 0 b l o o k1 0 k - 5 0 k5 k 1 0 k 3 k 5 kl b 3 k 5 0 0 l k 1 0 0 k5 0 k 一1 0 0 k1 0 k 5 0 k5 k - 1 0 k 3 k s kl k 3 k5 0 0 - - l k 5 0 0 相对分子质量d a l t o n 图3 2 5p a c m b r 上清液中有机物相对分子质量分布特征 f i g 3 - 2 5d i s t r i b u t i o no fr e l a t i v em o l e c u l a rm a s si nt h ep a c - m b rs u p e m a t a n t 从图3 - 2 5 可知，p a c m b r 中上清液相对分子质量分布的变化趋势与m b r 相似，即1 0 0 k d a l t o n 以上的有机物所占比例随运行时间的延长先增大后减小，5 0 k 1 0 0 kd a l t o n 和1 0 k 。5 0 k d a l t o n 的有机物所占比例随s r t 先增大后稳定，而l k 3 k d a l t o n 和5 0 0 d a l t o n 以下的有机物 所占比例逐渐减小，后期趋于稳定。比较图3 2 4 和图3 2 5 发现，p a c m b r 上清液中1 0 k d a l t o n 以上大相对分子质量有机物所占比例高于m b r ，3 kd a l t o n 以下小相对分子质量有机物所占 比例明显低于m b r ，说明p a c 吸附作用对小相对分子质量有机物质的去除能力优于大相对 分子质量物质。对比u v 2 5 4 值发现，p a c m b r 上清液中有机物相对分子质量各个区间u v 2 5 4 绝对值均小于m b r ，表明p a c 的投加有效去除上清液中的有机物。这也解释了投加p a c 后 上清液s m p 浓度降低的原因。 图3 2 6 和图3 - 2 7 是同期测得的m b r 和p a c m b r 膜出水的有机物相对分子质量分布特 征。由图3 - 2 6 可知，m b r 运行期间，出水中大于1 0 0 k d a l t o n 的物质含量始终较低，未超过 4 8 ，且变化幅度不大；5 0 k - 1 0 0 kd a l t o n 的物质含量略高一些，最高不超过1 2 8 ，变化不 明显；1 0 k 5 0 kd a l t o n 的物质含量运行后期有明显的减少趋势；5 k 。1 0 kd a l t o n 、3 k - s kd a l t o n 和1 k 3 kd a l t o n 的物质含量差异不显著，最高不超过1 3 ，5 0 0 l kd a l t o n 物质含量运行前期 有增加趋势，运行后期有所减少，但是含量始终不高于4 9 ；5 0 0d a l t o n 以下的物质含量始 3 5 粥 为 印 们 如 m o 逞：h求陋 东北农业大学理学硕士学位论文 终高于6 0 ，最高为6 9 2 7 。膜出水每个相对分子质量区间的有机物含量都比较稳定。 莲 丑 女 i 相对分子质量d a l t o n 图3 - 2 6 m b r 出水中有机物分子量分布特征 f i g 3 - 2 6d i s t r i b u t i o no fm l m i v em o l e c u l a r m a s si nt h ee f f l u e n tw a t e ro fm b r 图3 2 7 表示出来的p a c m b r 运行期间出水的有机物相对分子质量分布特征同m b r 相 似。每个相对分子质量区间的变化都不大，这说明，膜组件对于出水的稳定性做出了很大贡 献。比较图3 2 6 和图3 2 7 发现，p a c m b r 出水中的大相对分子质量有机物所占比例略低于 m b r ，而小相对分子质量有机物所占比例略高于m b r 。这表明，p a c 的加入对出水水质有 一定的改善。 述 筮 求 相对分子质量，d a l l o n 图3 2 7p a c m b r 出水中有机物分子量分布特征 f i g 3 - 2 7d i s t r i b u t i o no fr e l a t i v em o l e c u l a rm a s si nt h ee f f l u e n tw a t e ro fp a c m b r 3 6 、 结果与分析 对比图3 2 4 和3 2 6 可知，m b r 上清液中相对分子质量较大的物质含量远高于膜出水中 的相对分子质量较大的物质，而上清液中相对分子质量较小物质绝对含量接近于膜出水中相 对分子质量较小的物质，对比图3 - 2 5 和图3 - 2 7 也发现同样现象。并且两个反应器的膜出水 中主要是3 kd a l t o n 以下的物质，这说明膜组件对相对分子质量较大的物质的截留作用更加明 显。 3 2 7 污泥比阻的比较 污泥比阻( s p e c i f i cr e s i s t a n c et of i l t r a t i o n ，s r f ) 是表示污泥过滤性能的综合性指标，其物理 意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时单位过滤面积上的阻力。污泥比阻的高低可以 综合反映污泥混合液过滤性能的好坏。即污泥比阻越大，过滤性能越差。图3 - 2 8 是混合液污 泥比阻随s r t 的变化。 鲞 丑 熙 般 1 4 0 e - m 8 1 2 0 e i 加8 1 o o b 卜0 8 2 o o e 卜0 7 o o o b h 吣 32 03 95 06 78 01 0 51 2 8 时间，d 图3 2 8 污泥比阻随运行时间的变化 f i g 3 - 2 8 v a r i a t i o no fs l u d g es p e c i f i cr e s i s t a n c ew i t hs r t 由图3 2 8 可以看出，m b r 和p a c m b r 中的污泥比阻值变化规律接近。即污泥比阻随 s r t 的延长呈先增加后减小的趋势。反应器启动后，反应器内m l s s 不断增大，混合液中的 e p s 不断积累，污泥黏度不断增加，导致污泥的脱水性能变差，即污泥比阻值不断增大。当 m b r 和p a c m b r 分别运行到第5 0 d 和第5 9 d 时，m b r 和p a c m b r 的污泥比阻值分别达 到最大值1 2 3 x1 0 8s 2 g - 1 和7 6 8 x1 0 7s 2 g - 1 。随着s r t 的延长，m l s s 趋于平稳，污泥黏 度增加缓慢，混合液e p s 含量开始减少，导致污泥比阻值开始减小。 结合3 2 3 中混合液e p s 的变化发现，污泥比阻与混合液e p s 浓度的变化趋势相似，故 拟合两者之间的关系见图3 2 9 。 由图3 2 9 可知，混合液污泥比阻与混合液e p s 浓度呈正相关关系，m b r 与p a c m b r 中两者相关系数分别为o 9 0 4 5 和0 8 3 4 7 即混合液e p s 含量越大，污泥比阻值越大。 m b r 中污泥比阻与e p s 浓度的关系如式( 3 1 0 ) ： 3 7 东北农业大学理学硕士学位论文 暑量詈鲁詈皇墨曼暑富喜暑! 皇皇曼篁鼍皇! 曼量量量暑詈! 暑詈鼍皇詈曼! 曼詈詈曼暑! 曼曼! ! 曼喜皇詈! 曼皇詈鼍鼍鼍詈量詈曼量! 曼詈兽鲁皇皇曼詈皇詈曼量i ! y = 6 3 0 4 9 6 x 2 e + 0 7 l p = 0 9 0 4 5( 3 - 1 0 ) p a c m b r 中污泥比阻与e p s 浓度的关系如式( 3 1 1 ) ： y = 2 6 8 7 9 2 x + 9 4 5 8 3 0 r 2 = o 8 3 4 7 ( 3 一1 1 ) 1 o o e + 0 8 迄8 0 0 e + 0 7 囡 丑 赠6 0 0 e 旧7 贬 4 0 0 e - 卜0 7 2 0 0 e 卜0 7 o o o e + 0 0 05 0 l o o e p s m g - l 1 图3 2 9 污泥比阻与e p s 的关系 f i g 3 - 2 9r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns p e c i f i cr e s i s t a n c eo fs l u d g ea n de p s 综合图3 2 8 和图3 2 9 也可看出，整个反应运行过程中，p a c m b r 中的污泥比阻始终低 于m b r ，说明p a c 的投加可以降低污泥比阻值，改善污泥的过滤性能。 3 3 投加p a c 减缓膜污染的研究 3 3 1p a c 对过膜压力的影响 本试验运行时间为1 3 0 天，当膜过滤压差超过0 0 4 m p a 时，将膜组件从反应器中取出， 先用流水清洗膜表面沉积的滤饼，然后用h c i 浸泡2 h 后用流水冲洗，再用n a c i o 浸泡，待 膜通量恢复到9 5 以上，把膜组件重新装入反应器，反应器继续运行。 由图3 3 0 可知，m b r 和p a c - m b r 中过膜压力( t m p ) 的规律较为类似，反应器在开 始运行阶段，t m p 上升较慢，当t m p 突然加剧时，膜污染也开始加剧，膜组件需重新清洗 再生。反应器连续运行的1 3 0 d 中，m b r 分别于第4 7 d 、第9 2 d 和第1 3 0 d 时，进行了3 次膜 。 清洗。对于p a c - m b r 而言，t m p 增长较m b r 缓慢，分别于第5 9 和第1 1 9 d 时达到0 0 4 m p a ， 左右，共进行了2 次膜清洗。 可见，p a c 的投加，减缓了t m p 的增长，从而有效减缓膜污染。这是由于投加粉末活 性炭后，p a c 颗粒与污泥絮体之间相互作用，形成粒径更大、粘性更小的絮体颗粒，减缓了 膜表面泥饼层的形成并使泥饼层比较疏松、透水性好，大大减缓了过膜压力。 结果与分析 o2 0 8 0l o o1 2 01 4 0 图3 3 0 操作压力随s r t 的变化 f i g 3 3 0v a r i a t i o no f t r a n s m e m b r a n ep r e s s u r ew i t hs r t 3 3 2p a c 对总过滤阻力r 的影响 膜生物反应器的膜污染主要表现为过膜阻力的增大和膜通量的减小，在本实验过程中， 通过调节抽吸泵的功率使膜通量保持不变，因此，膜污染主要通过过膜阻力的增大来体现， 测出透过液黏度及膜两侧的压力差，根据公式( 2 3 ) 计算出过滤总阻力r ，的变化规律如 图3 3 l 所示。 2 o o e 十1 2 鼍 苗1 5 0 e + 1 2 02 04 06 08 0 l o o1 2 01 4 0 时间，d 图3 - 3 1 总过滤阻力随s r t 的变化 f i g 3 - 31v a r i a t i o no ft o t a lr e s i s t e n e ew i t hs r t 3 9 1 ；全 舛 於 笱 舵 ：2 叭 惦 。 吣 n 仉 眦 仉 蚴 叫 蚴 置善r龃餐材 东北农业大学理学硕i ：学位论文 由图3 3 1 可知，总过滤阻力r 的变化规律与过膜压力的变化规律相似。膜阻力开始一 段时间增长缓慢，当t m p 突然增加时，膜阻力也突然加大，并快速增加，膜污染严重后清 洗膜组件。同时可以看到，m b r 中膜阻力上升速度较p a c m b r 快，即m b r 膜污染的速度 比p a c m b r 要快。这是由于p a c 的投加对污泥絮体结构起到一定的影响，使膜生物反应器 中混合液性质发生了变化，大大减缓了凡的增长速度，从而减缓膜污染，延长了膜的使用周 期。 3 3 3 膜阻力分布比较分析 由公式( 2 3 ) 可知，膜总过滤阻力包括膜固有阻力r m 和膜丝污染阻力r f ，r f 又是由泥 饼层阻力民和膜孔堵塞阻力组成的。是由膜自身性质决定的，也就是个不变量。因此 我们主要考察r f 及组成它的和飚。 由图3 3 1 所示，膜阻力在每一个膜使用周期内表现出同样的变化规律。因此，以下试验 考察m b r 和p a c m b r 在一个膜使用周期内的膜阻力各组成部分的变化，以及污泥混合液 性质对膜阻力的各组成部分的影响。 表3 - l 列出了膜组件使用一个周期内混合液膜阻力的分布情况。m b r 和p a c m b r 分别 在第4 7 d 和第5 9 天完成一个周期。表中1 群代表m b r ，2 群代表p a c m b r 。 表3 1m b r 和p a c m b r 膜阻力比较 t a b l e1v i a r a t i o no f m e m b r a n er e s i s t a n c eb o t hi nm b ra n dp a c m b r 注：括号内是各组力占总阻力的百分数， 从表3 1 可知，m b r 中膜组件的使用周期为4 7 d ，而p a c m b r 中膜组件使用周期为5 9 d 。 在膜组件的一个使用周期内，两个反应器中的膜阻力l k 和凡均随s r t 的增大而增大， 但p a c m b r 中的膜阻力明显小于m b r ，并且膜阻力增长速度也较m b r 缓慢。说明p a c 的投加对减小膜阻力、减缓膜污染起到很大作用；解。、民假和冰。均随s r t 增大而增大， 但心始终大于r 瓜，这说明，是r 的主要组成部分，也是造成膜污染的关键因素。因 此减小凡是减小膜阻力的关键，即控制泥饼层污染可以有效减缓膜污染；投加p a c 后，k 哦 变化不大，而眺。明显降低，说明p a c 的投加对控制泥饼层污染作用大于缓解膜孔堵塞阻 t ir 结果与分析 力作用。 3 3 4p a c 对泥饼层阻力k 的影响 膜过滤类似于测定污泥比阻时的污泥过滤现象，考虑用污泥比阻来预测p a c 投加后对膜 过滤性能的影响，并就其与膜阻力之间是否存在一定的相关，进行了考察。 反应器采用负压过滤，在过滤过程中膜表面形成的泥饼越紧实，泥饼层的阻力越大。污 泥比阻可用来表征泥饼层的压实效果( 陈福泰等，2 0 0 8 ) 。由图3 2 9 可知，随着混合液中e p s 含量的增加，两反应器污泥比阻表现出相同的变化趋势，即污泥比阻随e p s 含量的增大几乎 成线性增长，说明在较高e p s 浓度下泥饼层被压得更密实，透水性能更差。由图3 - 3 2 显示 的混合液污泥比阻与泥饼层阻力的关系可以得知，混合液污泥比阻与的相关性很高， 民随污泥比阻的增加呈指数增加趋势。说明污泥比阻越大，增加的速度越快，膜污染越严 重。结合图3 2 9 说明，混合液e p s 浓度越大，混合液的污泥比阻值越大，泥饼层的过滤性 能越差，泥饼层阻力增加的越快，膜污染越严重。 同时也可看到，p a c m b r 中也表现出和m b r 中同样的规律。但是投加p a c 后，混合 液e p s 含量、污泥比阻和均降低。说明p a c 的投加减少了混合液中e p s 含量，改善了混 合液过滤性能，降低了污泥比阻值，从而减缓的增长速度，减轻膜污染。 1 8 1 6 1 4 1 2 一 妻i o 毛 墨8 6 4 2 o o2 468i o 1 2 1 4 污泥比阻( 1 0 7 y s 2 g 1 图3