膜生物反應(yīng)器工藝

1、利用浸沒式中空纖維膜生物反應(yīng)器的橫向振動(dòng)控制結(jié)垢陳超陳超化學(xué)工程化學(xué)工程1001131610910011316109 背景背景研究?jī)?nèi)容與方法研究?jī)?nèi)容與方法技術(shù)路線技術(shù)路線1234目錄預(yù)期的目標(biāo)預(yù)期的目標(biāo)01背景1.1 背景 MBR 水是人類生存的根本,是人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的生命線，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。在世紀(jì)的今天，水資源問題已經(jīng)成為全球資源環(huán)境的首要問題，直接影響、制約著人類社會(huì)的生存和發(fā)展。水量少水量少分布不均分布不均 我國(guó)全部水資源總量為巧億,位居世界第六位,但是由于人口眾多,人均占有量為,僅為世界人均占有量的,耕地面積占有水量?jī)H為世界平均水平的。 同時(shí)由于我國(guó)地域遼闊,地形復(fù)

2、雜,造成了我國(guó)水資源在時(shí)空分布上極不均勻。占國(guó)土面積的西北干旱和半干旱地區(qū),水資源量只有全國(guó)的。而占國(guó)土面積的東南部,其水資源量占全國(guó)的。而且西北干旱和半干旱地區(qū)水資源時(shí)程變幅大,冬春少雨,夏秋多雨,造成了降水量和徑流量年際年內(nèi)變化很大,更給這些地區(qū)水資源的利用帶來了困難。1.2 膜生物反應(yīng)器及其優(yōu)點(diǎn) MBR膜生物反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.出水水質(zhì)好，出水經(jīng)消毒后可直接回用。2.容積負(fù)荷高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、操作管理方便。3.以膜截留代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的二沉池，克服了傳統(tǒng)活性污泥法因污泥膨脹而帶來的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了固體停留時(shí)間和水力停留時(shí)間的相互獨(dú)立，這樣在生物處理單元中可以保持

3、很長(zhǎng)的污泥齡，為世代周期較長(zhǎng)的自養(yǎng)菌創(chuàng)造生存條件，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)工藝難以達(dá)到的硝化作用。4.污泥濃度高、污泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少且無需消化可直接脫水處理，既減少了對(duì)外界環(huán)境的影響，又節(jié)省了污泥處置的費(fèi)用。1.3 SMBRMBR它代表了一種用于廢水處理的先進(jìn)技術(shù)，它可以節(jié)省操作空間并降低過程的能耗。生物反應(yīng)器可以完全保留細(xì)菌和生物質(zhì)并且與膜組件分離一起，也產(chǎn)生優(yōu)異的質(zhì)量效率。浸沒膜補(bǔ)充單元通常使用孔徑小于0.2m的超濾膜或微孔膜（UF / MF）膜。 浸沒式膜生物反應(yīng)器（SMBR）將常規(guī)生物反應(yīng)器和浸沒膜組合過濾單元一起作為處理設(shè)施。浸沒式膜生物反應(yīng)器1.4 SMBR的發(fā)展MBR 具有上述優(yōu)點(diǎn)，SMBR

4、已經(jīng)在過去二十年被廣泛采用和研究。然而，SMBR應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)仍然是膜污染，膜污染可以導(dǎo)致膜滲透性的顯著降低以及更頻繁的膜清潔和替換，從而增加操作成本。 已采用幾種方法來減少SMBR中的膜污染，包括（i）給水的預(yù)處理；（ii）改善膜性能和（iii）通過空氣噴射優(yōu)化流體動(dòng)力學(xué)條件。以往采用降低膜污染的方法：1.5 研究背景它們的有效性歸它們的有效性歸因于振動(dòng)產(chǎn)生增強(qiáng)的因于振動(dòng)產(chǎn)生增強(qiáng)的膜表面附近的剪切應(yīng)膜表面附近的剪切應(yīng)力，減少了來自大量力，減少了來自大量進(jìn)料的污垢沉積。進(jìn)料的污垢沉積。比較了充氣比較了充氣和振動(dòng)膜過濾系和振動(dòng)膜過濾系統(tǒng)的使用。統(tǒng)的使用。 得出得出結(jié)論，振動(dòng)膜過結(jié)論，振動(dòng)膜過濾相

5、對(duì)于充氣系濾相對(duì)于充氣系統(tǒng)在結(jié)垢控制和統(tǒng)在結(jié)垢控制和能量消耗方面具能量消耗方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。有明顯的優(yōu)勢(shì)。 最近，已經(jīng)提出在最近，已經(jīng)提出在SMBRSMBR中使用膜振動(dòng)作為膜的結(jié)垢控制的替代方案。研究了橫向葉片中使用膜振動(dòng)作為膜的結(jié)垢控制的替代方案。研究了橫向葉片膜的膜的縱向縱向振動(dòng)和凝聚劑添加以提高浸沒中空纖維膜的過濾性能。振動(dòng)和凝聚劑添加以提高浸沒中空纖維膜的過濾性能。MBR02研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容與方法與方法2.1 材料與方法 MBR 模塊II可以容納多達(dá)200個(gè)纖維（排列成5行，每行有40個(gè)纖維）。 模塊是有一個(gè)55的膜纖維束，長(zhǎng)度為18厘米，纖維間距為5毫米。 在實(shí)驗(yàn)中使用兩種類型的膜

6、模塊（模塊I和II）：模塊I用于短期試驗(yàn)，模塊II用于短期和長(zhǎng)期試驗(yàn)。2.2 實(shí)驗(yàn)裝置 MBR 兩種設(shè)置都包括反應(yīng)器，振動(dòng)機(jī)構(gòu)和滲透測(cè)量設(shè)備。 設(shè)置 使用膜組件I，這種設(shè)置允許橫向和縱向振動(dòng)，并且它主要用于短持續(xù)時(shí)間測(cè)試。2.2 實(shí)驗(yàn)裝置 MBR 長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)在裝置中用模塊使用橫向振動(dòng)進(jìn)行。 設(shè)置包括兩個(gè)有機(jī)玻璃容器，進(jìn)料罐和反應(yīng)器罐，并且流出物連接到排出物。2.3 分析方法 MBR 對(duì)于長(zhǎng)期試驗(yàn)，MLSS和MLVSS的濃度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行定量以及測(cè)定COD。通過離子色譜測(cè)量由NO3-N表示的氮濃度。如一些報(bào)道表示，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SMP和EPS對(duì)膜過濾性能具有顯著影響。碳水化合物和蛋白質(zhì)是主要的SMP

7、和EPS組分，并且監(jiān)測(cè)它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間測(cè)試中的濃度以量化在膜振動(dòng)下的生物效應(yīng)。將來自反應(yīng)器的收獲的混合液的樣品在4000rpm離心10分鐘以分離上清液和污泥。上清液在用0.45m乙酸纖維素膜（CA，F(xiàn)isher Scientific）過濾后，被認(rèn)為是SMP。然后將污泥用相同體積的Milli-Q水重懸，并置于80的水浴中30分鐘，之后將樣品以4000rpm離心10分鐘，上清液通過0.45mCA膜過濾，滲透物被認(rèn)為是EPS。分析SMP和EPS兩者的碳水化合物和蛋白質(zhì)級(jí)分。碳水化合物和蛋白質(zhì)通過苯酚-硫酸法（使用葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)品）和改進(jìn)的Lowry法，分別使用牛血清白蛋白（BSA）作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。03技術(shù)路線技術(shù)路線Part 13.1 技術(shù)路線技術(shù)路線 操作路線短期測(cè)試振動(dòng)頻率的影響間歇振動(dòng)的影響橫向和縱向振動(dòng)之間的比較振動(dòng)和空氣噴射過程的比較長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試3.2 數(shù)據(jù)分析與結(jié)果討論 MBR04預(yù)期的目標(biāo)預(yù)期的目標(biāo)4.1預(yù)期目標(biāo) MBR在本研究中