SMSBR處理焦化廢水的膜污染機(jī)理

SMSBR處理焦化廢水的膜污染機(jī)理研究摘要：在采用SMSBR處理焦化廢水的過程中，通過對污泥進(jìn)行終端過濾來反映膜污染機(jī)理，著重考察了過濾過程中的阻力分布，并通過標(biāo)準(zhǔn)堵塞過濾定律和沉積過濾定律來擬合膜過濾過程，從而確定了膜污染的控制因素。污泥的阻力分布試驗表明，沉積層阻力占總阻力的90%以上，并隨壓力的升高而增大，而內(nèi)部污染阻力所占比例最?。晃勰嗟慕K端過濾過程嚴(yán)格符合沉積過濾定律，即使在過濾初期也不受堵塞過濾的控制，這與阻力分布的結(jié)果相對應(yīng)；污泥在終端過濾過程中膜的相對通量隨過濾時間呈指數(shù)衰減趨勢，并在幾分鐘內(nèi)就達(dá)到相對穩(wěn)定值，且低壓對應(yīng)較高的相對通量，但通量衰減指數(shù)和壓力之間沒有相關(guān)性；污泥的壓密指數(shù)為0.7015。

關(guān)鍵字：SMSBR焦化廢水膜污染機(jī)理終端過濾

MechanismofMembraneFoulinginCokeWastewaterTreatmentbySubmergedMembraneSequencingBatchReactor

Abstract：Incokewastewatertreatmentbysubmergedmembranesequencingbatchreactor(SMSBR),themechanismofmembranefoulingwasstudiedbymeansofdead-endfiltrationofactivatedsludge.Thestudyfocusedontheresistancedistributioninfiltrationandtheuseofstandardblockingfiltrationlawandcakefiltrationlawtofitinwiththemembranefiltration,andthusdeterminingthefactorsthatcontrolthemembranefouling.Thetestonresistancedistributionshowedthatthecakeresistancemakesupover90%oftotalresistanceandisincreasedwiththerisingofpressure,whiletheinternalfoulingresistancehastheleastproportion.Thedead-endfiltrationofsludgeisinstrictconformitywiththecakefiltrationlawandisnotcontrolledbyblockingfiltrationevenintheinitialfiltrationperiod.Itcorrespondstotheresistancedistribution.Indead-endfiltrationofsludge,therelativefluxisinthetendencytotheexponentialdecayalongwithfiltrationtimeandachievestherelativestabilityindexinafewminutes.Furthermore,thelowpressureisincorrespondencewiththehigherflux,however,thereisnocorrelationbetweendecayindexoffluxandpressure;thecompressibilityindexofsludgeis0.7015.

Keywords:SMSBR;cokewastewater;mechanismofmembranefouling;dead-endfiltration1膜污染的表征膜污染是用膜過濾過程中的污染阻力來表征的。根據(jù)達(dá)西(Darcy‘slaw)方程：J=ΔP／μR(1)式中J——膜通量，m/s

μ——透過液粘度，Pa·s

R——過濾總阻力，m-1

ΔP——膜兩側(cè)壓差，Pa

在實際研究中由于所選用的膜和所過濾的料液特征不同，以及為了建立相應(yīng)的模型，不同的研究者對膜污染阻力也有不同的理解［1～4］，歸納如下：

①對于膜不完全截留

R=(Rm+Rp+Rf=Rm+Rp+Ref+Rif=Rm+Rc+Rif(2)

②對于膜完全截留

R=Rm+Rp+Ref=Rm+Rc(3)

③根據(jù)水力清洗

R=Rm+Rf=Rm+Rrf+Rirf(4)

式中Rm——清潔膜固有的阻力

Rp——凝膠極化阻力

Rf——污染阻力，為Ref與Rif之和

Ref——外部污染阻力

Rif——內(nèi)部污染阻力

Rc——沉積阻力，為Rp與Ref之和

Rrf——可逆污染阻力(包括極化層阻力)，能通過水力清洗消除

Rirf——(不可逆污染阻力，不能通過水力清洗消除

從以上可以看出對膜污染阻力的劃分尚無定論，其中的內(nèi)部污染是指小于膜孔的物質(zhì)在膜孔中的堵塞和吸附，外部污染是指固體物質(zhì)通過物化作用與膜緊密結(jié)合所形成的沉積層，凝膠極化阻力只有在膜過濾過程進(jìn)行時才得以體現(xiàn)。由于凝膠極化阻力與外部污染阻力在試驗中難以準(zhǔn)確區(qū)分，因此很多情況下將其合并作為沉積層阻力。式(2)、(3)中的膜污染是根據(jù)污染發(fā)生的位置來劃分的，而式(4)則是根據(jù)水力清洗的效果來劃分?？梢姵四す逃械淖枇ν?，其他阻力都可根據(jù)實際需要來描述。筆者認(rèn)為，廣義的膜污染阻力應(yīng)該定義為除了膜的固有阻力外的所有使通量衰減的過濾阻力［5］。根據(jù)污染發(fā)生的位置對各項污染阻力都進(jìn)行了分析測定，經(jīng)比較得出了優(yōu)勢污染阻力。

式(2)、(3)中的Rc可進(jìn)一步表述為：

Rc=α·M=rc·δc(5)

式中α——污泥比阻，m/kg

rc——污泥比阻，m-2

M——沉積層密度，kg/m2

δc——沉積層厚度，m乒鞠陪根完據(jù)令C假a償r專m萄a儀n惜-陪K廚o親z態(tài)e幻n得y界公愈式念：益栽架式樓中班ε隸—淘—爐沉賠積把層基孔煙隙獄率

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